JP2024509845A - 癌を診断し、治療する方法におけるプロトカドヘリンの使用 - Google Patents

癌を診断し、治療する方法におけるプロトカドヘリンの使用 Download PDF

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Abstract

療法効果のため、クラスター型プロトカドヘリンをターゲティングするための組成物および方法を開示する。より具体的には、α、β、およびγクラスター中の選択されるアイソフォームを修飾して、組織再生を促進するか、または多様な癌タイプにおいて腫瘍負荷をターゲティングしかつ減少させる組成物および方法を開示する。該方法は、獣医学およびヒト医学において適用を有する。

Description

関連出願
本出願は、2021年3月2日出願の米国仮出願第63/155,631号;および2021年11月2日出願の米国仮出願第63/274731号に優先権を請求し;その各々の全内容は、その全体が完全に参照により本明細書に組み込まれる。
発明の分野
本発明は、療法効果のため、哺乳動物内の細胞において、クラスター型プロトカドヘリン・アイソフォームの活性を調節するための組成物および方法に関する。より具体的には、組織再生を誘導するか、または癌を診断し、治療するために、哺乳動物細胞において、前記アイソフォームの相対的レベルを改変する方法および配合物を記載する。さらに、癌に対する免疫療法反応を生成するために、前記アイソフォームに対する身体の免疫反応を刺激する組成物および方法を開示する。
幹細胞技術における進歩、例えばヒト多能性幹(hPS)細胞のin vitroでの単離および増殖は、医学的研究の重要な新規領域を構成する。hPS細胞は、未分化状態で増殖し、次いで、続いて、複雑な組織を含めて、ヒトの身体のあらゆる細胞タイプに分化するよう誘導される潜在能力があることが立証されてきている。これは、例えば、細胞の機能不全から生じる多くの疾患が、多様な分化タイプが得られるヒト胚性幹細胞の投与による治療に感受性があるという予測につながっている17
望ましい細胞タイプへのhPS細胞の分化に関しては、ヒト胚性前駆細胞の株をクローン性に単離することが可能であれば、組織、例えば皮膚を傷がない方式で再生するために有用な遺伝子発現の出生前、より具体的には胎児前(pre-fetal)(胚性)パターンを持つ、新規の非常に精製された細胞系譜を増殖する手段が提供される。こうした細胞タイプは、研究において、かつ細胞に基づく療法の製造のために、重要な適用を有する(各々、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、PCT出願第PCT/US2006/013519号;米国特許出願第11/604,047号;および米国特許出願第12/504,630号を参照されたい)。
より最近、多能性幹細胞およびそこから得られる胚様体がin vitroで三次元オルガノイドに自己集合することが可能であることが、移植用の組織を得る(Singh et al, Stem Cells Dev. 2015. 24(23): 2778-95)とともに、ヒト胚発生をモデリングする経路となりうるとして関心を集めてきている。胚性細胞と対照的に、胎児および成体由来細胞はしばしば、こうしたオルガノイド形成、in vitroでの臓器生成、およびin vivoでの付加形成(epimorphic regeneration)に関する潜在能力の減少を示す。付加形成は、ときに、epimorphosisとも称され、比較的未分化の間葉の芽体が傷害部位で増殖し、その後、元来の組織の傷がない再生が続くタイプの組織再生を指す。
付加形成潜在能力を喪失する発生のタイミングは、正確に確定することができず、組織タイプによって多様であるようであるが、にもかかわらず、胚-胎児遷移(EFT)またはヒト発生の8週目(カーネギー発生段階23; O’Rahilly, R., F. Mueller (1987) Developmental Stages in Human Embryos, Including a Revision of Streeter’s ‘Horizons’ and a Survey of the Carnegie Collection. Washington, Carnegie Institution of Washington)は、有胎盤哺乳動物における皮膚再生喪失に時期的に対応するようである(Walmsley, G.G. et al 2015. Scarless Wound Healing: Chasing the Holy Grail Plast Reconstr Surg. 135(3):907-17)。本発明者らは、以前、瘢痕形成とは対照的に、組織再生は、胎児または成体表現型と対照的な胚性表現型の存在を反映することを開示した(各々、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、PCT特許出願第PCT/US2014/040601号、第PCT/US2017/036452号、および第PCT/US2020/025512号を参照されたい)。発生学の細胞的基礎に関する初期の研究によって、組織形態形成の複雑さは、細胞間認識の正確な機構を使用するに違いないことが示唆された1、2。こうしたプログラムは、細胞タイプの均一性の生成、特定の隣接細胞との関連、および明確な境界の形成に必要であるようである。こうした細胞間認識および接着に関する証拠は、解離した細胞からの海綿動物の自発的再会合および再生を最初に報告した、H.V. Wilsonの先駆的な研究で始まった3
より多くの一連の分化した細胞タイプを所持する、より複雑な生物の進化は、ほぼ間違いなく、さらにより高い度合いでこの現象に依存するであろう。Johannes (Hans) Holtfreterは、この選択的な接着を「組織アフィニティ」と呼び、1939年に、「・・・誘引および反発現象は、発生中、多様な細胞タイプ間で行われ、このシステムに関する情報は、臓器形成中、組織の移動および分離に関する価値ある情報を生じるであろう」と理論立てた。こうした初期研究の結果として、形態形成プロセスにおける示差的な細胞間接着の役割の解明は、SpemannおよびMangold4による形成体の発見に匹敵する、発生生物学のマイルストーンと広く認識されるようになった。
1950年代、実験発生学者は、これらの研究をニワトリ胚発生に拡張した。胚原基の再生性は、実験胚移植研究、例えばウズラからニワトリへの胚性組織の交差移植に広く利用された。脱凝集された肢芽軟骨形成および筋原性細胞、ならびに胚性中腎および網膜の研究では、傷を残さずに再会合し、再生できたが、凝集は、発生経過中、のちに顕著に減少した5、6。これは、胚形成中の細胞間接着制御の発生抑制および再生能の喪失が「なぜ」そして「どのように」起こるのかという疑問につながった。
自然選択が、発生中、その後の加齢中、再生抑制につながるのは「なぜ」かに関する疑問に答えようとする試みの中で、George Williamsは、「形態形成の、見かけ上、奇跡的な妙技の後で、複雑な後生動物は、既に形成されているものを単に維持するというはるかにより単純なタスクを行うことができない7」のはなぜかの説明の一部として、「拮抗的多面性(antagonistic pleiotropy)」のモデルを示唆した。この理論は、ライフサイクルの初期再生期間中に価値に基づいて選択されるいくつかの特質が、その後の生殖期間中には不都合な効果を有すると推測する。1つの例は、初期胚発生におけるテロメア発現のほぼ全面的な抑制および癌タイプの~90%における遺伝子(TERT)の再発現である8。TERTの抑制は、生命初期における悪性腫瘍のリスクを減少しうるが、生命後期では、細胞老化を導きうる。
示差的な胚性細胞接着の制御が「どのように」行われるかは、免疫グロブリン多様性の分子的基礎に関する大部分理論的な論文において、1967年、William Dreyer、William Gray、およびLeroy Hoodによって最初に想定された。彼らは、細胞接着分子の複雑なファミリーが、発生中に選出されて、多様な抗体を生成しうると提唱した9。1999年、William Dreyerは、レトロ転移事象が、「エリアコード」細胞接着分子の複雑なファミリーを発展させ、これらには、発生の複雑性を制御する、免疫グロブリン、プロトカドヘリン、および嗅覚受容体が、潜在的に含まれると提唱した10
クラスター型プロトカドヘリン遺伝子座(CPL)の特徴づけによって、隣接遺伝子のこうした予測される複雑なファミリーは、免疫グロブリン遺伝子座同様、定常エクソンと組み合わされて、非常に複雑な一連の細胞接着界面を生成することが可能である、多くの可変エクソンを含有することが明らかになった11。スーパーファミリーメンバー遺伝子は、Pcdhα、Pcdhβ、およびPcdhγと称される3つのクラスターで配置される。αおよびγクラスターは、カドヘリン・エクトドメイン、1つの膜貫通ドメイン、および短い細胞質ドメインをコードする可変エクソンを所持する。対照的に、βクラスターは、ユニークな単一のエクソン遺伝子を含有する。ヒト(Homo sapiens)では、15のα、15のβ、および22のγドメインがある。各可変ドメインには、プロモーター領域が先行する。これらのタンパク質は、PCDH構築物がK562細胞で発現された際に、細胞凝集が誘導されることによって明らかであるように、トランスで、ホモフィリックな会合を生じる12、13。ニューロンにおいては、両アレル性方式で、アイソフォームの確率的活性化によって、大きな複雑性が生じうる14。PCDH γ遺伝子のみのシスの組み合わせは、ユニークな細胞界面において、> 105多様性の多様性を生じると概算される。
その仮説を追うと、William Dreyerは、1999年、レトロ転移事象が、嗅球中のシナプスを含む、CNSの発生を制御する接着分子の複雑なファミリーを発展させたと提唱した。続いて、CPLホモフィリック相互作用に関する研究の大部分は、ニューロン自己認識15および回路アセンブリ12に焦点を当ててきた。細胞接着および発生におけるカドヘリンの役割はよく確立されているが16、CNS外部の形態形成および付加形成におけるCPLの潜在的な役割は、解明されてきていない。
ヒト胚性幹細胞株の単離は、胚様体およびオルガノイドの自発的な形成によって立証されるような、胚性細胞接着が可能なものを含む、多様なヒト細胞タイプのin vitro供給源を提供する17、18。クローン性に精製された前駆細胞株を、胚-胎児遷移(EFT)以前の細胞の初期再生表現型のモデルとして利用して、本発明者らは、ディープニューラルネットワークアルゴリズムを、比較的多数の胚性対成体細胞および組織試料由来のトランスクリプトームデータに適用して、EFT前後に示差的に発現されると推定される遺伝子を報告した19(その全体が参照により本明細書に組み込まれる、PCT出願第PCT/US2017/036452号を参照されたい)。プレEFT遺伝子の中には、細胞接着遺伝子、PCDHB2があった(同上参照)。
本発明者らは以前、哺乳動物種におけるEFTのマーカーに関連する組成物および方法、ならびに組織再生を調節する際のその使用を開示した(例えば各々、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、PCT特許出願第PCT/US2014/040601号、第PCT/US2017/036452号、第PCT/US2020/025512号、および米国特許出願第14/896,664号を参照されたい)。本明細書において、本発明者らは、成体正常および癌細胞株に比較した、胚性前駆体におけるCPLアイソフォームの驚くべき示差的発現、ならびに療法効果のため、CPL発現を修飾する組成物および方法を開示する。
本開示は、哺乳動物細胞において、クラスター型プロトカドヘリン遺伝子遺伝子座の選択されたアイソフォームのレベルを修飾するために有用な化合物、組成物、および方法を提供する。前記アイソフォーム発現を修飾するために利用される組成物および方法は、前記細胞および/または組織の胚性または胎児/成体表現型を改変して、細胞および/または組織における再生の天然潜在能力を改変し、前記細胞および/または組織における加齢を修飾し、かつ癌細胞の成熟を誘導することによって癌細胞を改変するか(誘導性癌成熟(iCM))、または成熟癌細胞を胚性様状態にリプログラミングしなおして、癌幹細胞において老化細胞除去(senolysis)を誘導する(iS-CSC)よう意図される。本発明の組成物および方法はまた、細胞の胚性または胎児/成体表現型を調節する際の有効性に関して、分子をスクリーニングするため、および前記研究のための動物モデルを生成するためにも用いられる。本発明における遺伝子発現を修飾する際に利用される方法には、遺伝子治療、RNAおよびmiRNAに基づく療法、ならびに小分子に基づく療法を含む、胚-胎児遷移(EFT)に関与する制御性非コードRNAおよびmRNAを修飾する方法が含まれる。
1つの態様にしたがって、本開示は、被験体の細胞または組織において、哺乳動物組織再生を誘導するための方法であって:1)細胞および/または組織と剤を接触させて、1つ以上のクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座内に真性染色質状態を誘導する工程と;2)細胞および/または組織を:OCT4、SOX2、KLF4、NANOG、ESRRB、NR5A2、CEBPA、MYC、LIN28A、LIN28BおよびTERTからなる群より選択される1つ以上の因子と接触させ、ここで1つ以上の因子が多能性を誘導することなく、遺伝子発現の胚性パターンを回復可能である工程と、を含む、前記方法を提供する。
いくつかの実施形態において、剤は、ヒストンH3K9メチルトランスフェラーゼ阻害剤である。いくつかの実施形態において、ヒストンH3K9メチルトランスフェラーゼ阻害剤は、SUV39H1、SUV39H2、SETDB1、またはその組み合わせである。
いくつかの実施形態において、ヒストンH3K9メチルトランスフェラーゼは、1つ以上のヒストンH3K9メチルトランスフェラーゼに対するsiRNAである。いくつかの実施形態において、ベクターはsiRNAをコードする配列を含む。いくつかの実施形態において、ベクターはプラスミドである。いくつかの実施形態において、ベクターはウイルスベクターである。いくつかの実施形態において、ウイルスベクターはアデノ随伴ウイルスベクターである。
いくつかの実施形態において、被験体はヒトである。
別の態様において、本開示は、被験体の細胞または組織において、哺乳動物組織再生を誘導するための方法であって:1)ヒストンH3K9メチルトランスフェラーゼの阻害剤を用いて、細胞および/または組織と剤を接触させて、1つ以上のクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座内に真性染色質状態を誘導する工程と;2)細胞および/または組織を化学的iTR誘導剤と接触させ、前記iTR誘導剤が、グリコーゲンシンターゼ3(GSK3)の阻害剤、TGFベータシグナル伝達の阻害剤、HDAC阻害剤、H3K4/9ヒストンデメチラーゼLSD1の阻害剤、Dot1Lの阻害剤、G9aの阻害剤、Ezh2の阻害剤、DNAメチルトランスフェラーゼの阻害剤、3'ホスホイノシチド依存性キナーゼ1の活性化剤、解糖の促進剤、RARアゴニスト、低酸素を模倣する剤、テロメラーゼの活性化剤、MAPK/ERK経路の阻害剤、またはその組み合わせより選択され、それによって、前記組織中の細胞を多能性幹細胞に復帰させることなく、胎児または成体由来細胞を、胚性対応物に復帰させる工程と、を含む、前記方法を提供する。いくつかの実施形態において、工程1および2はin vitroである。いくつかの実施形態において、工程1および2はin vivoである。いくつかの実施形態において、iTR誘導剤には、体細胞タイプにおいて多能性を誘導する効率を改善する他の条件において、すなわちiPS細胞生成において、可能であるものが含まれる。
いくつかの実施形態において、ヒストンH3K9メチルトランスフェラーゼ阻害剤は、SUV39H1、SUV39H2、SETDB1、またはその組み合わせである。
いくつかの実施形態において、ヒストンH3K9メチルトランスフェラーゼ阻害剤は、1つ以上のヒストンH3K9メチルトランスフェラーゼに対するsiRNAである。いくつかの実施形態において、ベクターはsiRNAをコードする配列を含む。いくつかの実施形態において、ベクターはプラスミドである。いくつかの実施形態において、ベクターはウイルスベクターである。いくつかの実施形態において、ウイルスベクターはアデノ随伴ウイルスベクターである。
いくつかの実施形態において、被験体はヒトである。
本開示の別の態様において、哺乳動物組織再生を誘導するための方法であって:1)ヒストンH3K9メチルトランスフェラーゼの阻害剤を用いて、細胞および/または組織と剤を接触させて、1つ以上のクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座内に真性染色質状態を誘導する工程と;2)細胞および/または組織を、TERTをコードする1つ以上の核酸と接触させて;かつ細胞および/または組織を化学的iTR誘導剤と接触させ、前記iTR誘導剤が、グリコーゲンシンターゼ3(GSK3)の阻害剤、TGFベータシグナル伝達の阻害剤、HDAC阻害剤、H3K4/9ヒストンデメチラーゼLSD1の阻害剤、Dot1Lの阻害剤、G9aの阻害剤、Ezh2の阻害剤、DNAメチルトランスフェラーゼの阻害剤、3'ホスホイノシチド依存性キナーゼ1の活性化剤、解糖の促進剤、RARアゴニスト、低酸素を模倣する剤、テロメラーゼの活性化剤、MAPK/ERK経路の阻害剤、またはその組み合わせより選択され、それによって前記組織中の細胞を多能性幹細胞に復帰させることなく、胎児または成体由来細胞をその胚性対応物に復帰させる工程と、を含む、前記方法を開示する。いくつかの実施形態において、工程1および2はin vitroである。いくつかの実施形態において、工程1および2はin vivoである。いくつかの実施形態において、誘導剤には、体細胞タイプにおいて多能性を誘導する効率を改善する他の条件において、すなわちiPS細胞生成において、可能であるものが含まれる。
いくつかの実施形態において、被験体はヒトである。
別の態様において、本開示は、被験体において癌を治療するための方法であって:1)癌細胞を含む被験体から生物学的試料を得る工程と;2)胚性表現型を示す癌細胞を同定する工程と;3)胚性表現型を示す癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを同定する工程と;4)被験体に、抗原を含む抗癌ワクチンを投与し、それによって免疫反応を誘導する工程と、を含む、前記方法を提供する。
いくつかの実施形態において、同定される1つ以上のアイソフォームは、アルファクラスタープロトカドヘリンおよび/またはベータクラスタープロトカドヘリンのメンバーである。
いくつかの実施形態において、1つ以上のアイソフォームは、PCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、またはその組み合わせである。
いくつかの実施形態において、抗原は、アルファクラスタープロトカドヘリンおよび/またはベータクラスタープロトカドヘリンの1つ以上のアイソフォームである。
いくつかの実施形態において、抗癌ワクチンはmRNAである。
いくつかの実施形態において、mRNAは、アルファクラスタープロトカドヘリンおよび/またはベータクラスタープロトカドヘリンの1つ以上のアイソフォームをコードする。
いくつかの実施形態において、mRNAはPCDHA1をコードする。
いくつかの実施形態において、mRNAはPCDHA3をコードする。
いくつかの実施形態において、mRNAはPCDHA6をコードする。
いくつかの実施形態において、mRNAはPCDHB3をコードする。
いくつかの実施形態において、抗癌ワクチンは、アルファクラスタープロトカドヘリンおよび/またはベータクラスタープロトカドヘリンのアイソフォームの1つ以上のポリペプチド、あるいはその断片である。
いくつかの実施形態において、1つ以上のポリペプチドは、PCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、その断片、またはその組み合わせである。
いくつかの実施形態において、1つ以上のポリペプチドは、PCDHA1、またはその断片である。
いくつかの実施形態において、1つ以上のポリペプチドは、PCDHA3、またはその断片である。
いくつかの実施形態において、1つ以上のポリペプチドは、PCDHA6、またはその断片である。
いくつかの実施形態において、1つ以上のポリペプチドは、PCDHB3、またはその断片である。
いくつかの実施形態において、ベクターはmRNAを含む。
いくつかの実施形態において、ベクターはプラスミドである。
いくつかの実施形態において、ベクターはウイルスベクターである。
いくつかの実施形態において、ウイルスベクターはアデノ随伴ウイルスベクターである。
いくつかの実施形態において、脂質形成は抗癌ワクチンを含む。
別の態様において、本開示は、被験体において、哺乳動物癌細胞に対する免疫反応を誘導するための方法であって:1)癌細胞を含む被験体から生物学的試料を得る工程と;2)胚性表現型を示す癌細胞を同定する工程と;3)胚性表現型を示す癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを同定する工程と;4)被験体に、被験体において癌に対する免疫反応を生成可能な遺伝子修飾免疫細胞を投与する工程と、を含む、前記方法を提供する。いくつかの実施形態において、1つ以上のアイソフォームは、PCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、またはその組み合わせである。
いくつかの実施形態において、遺伝子修飾免疫細胞は、多能性幹細胞に由来する。いくつかの実施形態において、多能性幹細胞は、被験体由来の細胞に由来する。いくつかの実施形態において、多能性幹細胞は、ドナー由来の細胞に由来する。
いくつかの実施形態において、遺伝子修飾免疫細胞は、キメラ抗原受容体T細胞(CAR T細胞)である。いくつかの実施形態において、CARは、癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座のアイソフォームに結合する抗原結合ドメインを含む。いくつかの実施形態において、アイソフォームは、アルファクラスタープロトカドヘリンおよび/またはベータクラスタープロトカドヘリンのメンバーである。
いくつかの実施形態において、アイソフォームは、PCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、その断片、またはその組み合わせである。
いくつかの実施形態において、CAR T細胞は、多能性幹細胞由来である。いくつかの実施形態において、多能性幹細胞は、被験体由来の細胞に由来する。いくつかの実施形態において、多能性幹細胞はドナー由来の細胞に由来する。
別の態様において、本開示は、被験体において、哺乳動物癌細胞に対する免疫反応を誘導するための方法であって:1)癌細胞を含む被験体から生物学的試料を得る工程と;2)胚性表現型を示す癌細胞を同定する工程と;3)胚性表現型を示す癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを同定する工程と;4)被験体に、免疫グロブリンスーパーファミリーメンバーを投与して、癌細胞に対して特異的に免疫反応を向ける工程と、を含む、前記方法を提供する。いくつかの実施形態において、1つ以上のアイソフォームは、PCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、またはその組み合わせである。
いくつかの実施形態において、免疫グロブリンスーパーファミリーメンバーは、モノクローナルまたはポリクローナル抗体である。いくつかの実施形態において、抗体はPCDHA3に結合する。いくつかの実施形態において、抗体はPCDHB3に結合する。
別の態様において、本開示は、被験体において、哺乳動物癌細胞に対する免疫反応を誘導するための方法であって:1)癌細胞を含む被験体から生物学的試料を得る工程と;2)胚性表現型を示す癌細胞を同定する工程と;3)胚性表現型を示す癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを同定する工程と;4)被験体に、T細胞活性化二重特異性抗原結合分子を投与し、ここで第一の抗原結合部分が、アルファおよび/またはベータクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座によってコードされる1つ以上のポリペプチド、またはその断片に結合し、第二の抗原結合分子がCD3に結合し、それによってT細胞を活性化する工程と、を含む、前記方法を提供する。
いくつかの実施形態において、1つ以上のアイソフォームは、アルファおよび/またはベータクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座によってコードされる。いくつかの実施形態において、1つ以上のアイソフォームは、PCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、またはその組み合わせである。
別の態様において、本開示は、被験体において、哺乳動物癌細胞に対する免疫反応を誘導するための方法であって:1)癌細胞を含む被験体から生物学的試料を得る工程と;2)胚性表現型を示す癌細胞を同定する工程と;3)胚性表現型を示す癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを同定する工程と;4)被験体に、癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを提示する遺伝子修飾樹状細胞を投与し、それによって被験体において癌に対する免疫反応を誘導する工程と、を含む、前記方法を提供する。
いくつかの実施形態において、癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームは、アルファおよび/またはベータクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座由来のアイソフォームである。いくつかの実施形態において、1つ以上のアイソフォームは、PCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、その断片、またはその組み合わせである。
いくつかの実施形態において、遺伝子修飾樹状細胞は、多能性幹細胞に由来する。いくつかの実施形態において、多能性幹細胞は、被験体由来の細胞に由来する。いくつかの実施形態において、多能性幹細胞は、ドナー由来の細胞に由来する。
別の態様において、本開示は、被験体において、癌細胞を治療するための方法であって:1)癌細胞を含む被験体から生物学的試料を得る工程と;2)胚性表現型を示す癌細胞を同定する工程と;3)胚性表現型を示す癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを同定する工程と;4)被験体に、クラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の前記アイソフォーム由来のペプチド配列を投与し、それによって被験体における癌細胞間接着に競合的に干渉する工程と、を含む、前記方法を提供する。
いくつかの実施形態において、ペプチド配列は、アルファおよび/またはベータクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座によってコードされるポリペプチドまたはその断片に由来する。いくつかの実施形態において、1つ以上のアイソフォームは、PCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、またはその組み合わせである。
別の態様において、本開示は、被験体において、癌を治療するための方法であって:1)癌細胞を含む被験体から生物学的試料を得る工程と;2)胚性表現型を示す癌細胞を同定する工程と;3)胚性表現型を示す癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを同定する工程と;4)被験体に、クラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の前記アイソフォームの相同的相互作用に干渉する小分子を投与し、それによって被験体における癌細胞間接着に競合的に干渉する工程と、を含む、前記方法を提供する。
いくつかの実施形態において、方法は、被験体に化学療法剤を投与する工程をさらに含む。
いくつかの実施形態において、化学療法剤は、DNA損傷剤、チェックポイント阻害剤、抗体、アルキル化剤、代謝拮抗剤、アントラサイクリン、ニトロソ尿素、トポイソメラーゼ阻害剤、イソメラーゼ阻害剤、有糸分裂阻害剤、チロシンキナーゼ阻害剤、プロテアーゼ阻害剤、またはその組み合わせである。
いくつかの実施形態において、DNA損傷剤は高用量の白金に基づくアルキル化化学療法、白金化合物、チオテパ、シクロホスファミド、イホスファミド、ニトロソ尿素、ナイトロジェンマスタード誘導体、マイトマイシン、エピポドフィロトキシン、カンプトテシン、アントラサイクリン、ポリ(ADP-リボース)ポリメラーゼ(PARP)阻害剤、電離放射線、ABT-888、オラパリブ(AZT-2281)、ゲムシタビン、CEP-9722、AG014699、テモゾロミドを伴うAG014699、BSI-201、またはその組み合わせである。
いくつかの実施形態において、胚性表現型を示す癌細胞は、SOX2、KLF4、OCT4、MYC、NANOG、LIN28A、LIN28B、ESRRB、NR5A2、TERT、SSEA、TRA、およびCEBPAの1つ以上を発現する。いくつかの実施形態において、胚性表現型を示す癌細胞は、低レベルのCOX7A1を発現するかまたはこれを発現しない。
いくつかの実施形態において、胚性表現型を示す癌細胞において発現されるプロトカドヘリンクラスタータンパク質の1つ以上のアイソフォームは、PCDHA2、PCDHA4、PCDHA10、PCDHA12、PCDHB2、PCDHB5、PCDHB9、PCDHB10、PCDHB13、PCDHB14、PCDHB16、PCDHGB4、PCDHGB6、またはその組み合わせである。
いくつかの実施形態において、被験体はヒトである。
いくつかの実施形態において、癌はB細胞癌、黒色腫、乳癌、肺癌、気管支癌、結腸直腸癌、前立腺癌、膵臓癌、胃癌、卵巣癌、膀胱癌、脳または中枢神経系癌、末梢神経癌、食道癌、子宮頸癌、子宮または子宮内膜癌、口腔または咽頭癌、肝臓癌、腎臓癌、精巣癌、胆管癌、小腸または虫垂癌、唾液腺癌、甲状腺癌、副腎癌、骨肉腫、軟骨肉腫、血液学的組織の癌、線維肉腫、粘液肉腫、脂肪肉腫、骨原性肉腫、脊索腫、血管肉腫、内皮肉腫(endotheliosarcoma)、リンパ管肉腫、リンパ管内皮肉腫、滑膜腫、中皮腫、ユーイング腫瘍、平滑筋肉腫、横紋筋肉腫、扁平上皮癌、基底細胞癌、腺癌、汗腺癌、皮脂腺癌、乳頭癌、乳頭状腺癌、嚢胞腺癌、髄様癌、気管支原性癌、腎細胞癌、肝細胞腫、胆管癌、絨毛癌、セミノーマ、胚性癌、ウィルムス腫瘍、骨癌、肺癌、小細胞肺癌、膀胱癌、上皮癌、神経膠腫、星状細胞腫、髄芽腫、頭蓋咽頭腫、上衣腫、松果体腫、血管芽腫、聴神経腫瘍、乏突起神経膠腫、髄膜腫、黒色腫、神経芽腫、網膜芽腫、白血病、真性多血症、リンパ腫、多発性骨髄腫、膀胱癌、結腸癌、婦人科癌、腎癌、喉頭癌、口癌、頭頸部癌、または皮膚癌である。他の実施形態において、癌は、乳癌、前立腺癌、肺癌、または結腸癌である。
いくつかの実施形態において、生物学的試料は、乳癌または肺癌由来である。
加齢および年齢関連疾患の多くの態様が、本明細書開示のクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座のアイソフォームの発現を修飾することによって対応可能であると本明細書において解説される。本出願のこの広がりは、発生および発癌中の再生喪失と関連する、発現における汎組織改編を反映する。加齢のこれらの徴候には、末梢血管、冠動脈、および脳血管疾患を含む年齢関連血管機能不全;変形性関節症、椎間板変性、骨折、腱および靭帯断裂、および肢再生を含む筋肉骨格障害;脳卒中および脊髄障害を含む神経学的障害;筋ジストロフィー、サルコペニア、心筋梗塞、および心不全を含む筋肉障害;I型糖尿病、アジソン病、甲状腺機能低下症、および下垂体機能不全を含む内分泌障害;膵臓外分泌機能不全を含む消化性障害;黄斑変性、網膜色素変性症、および神経性網膜変性障害を含む目の障害;皮膚火傷、断裂、外科的切開、脱毛症、白髪化、および皮膚加齢を含む皮膚科学的状態;肺気腫および肺の間質性線維症を含む肺障害;ならびに難聴を含む聴覚障害が含まれる。
別の態様において、本開示は、ex vivoの微小生検において、クラスター型プロトカドヘリン遺伝子座のアイソフォームの発現を修飾して、移植された際に傷がない組織を再生可能である状態に、これらを回復させる方法を提供する。
別の態様において、本開示は、in vivoにおいて、クラスター型プロトカドヘリン遺伝子座のアイソフォームの発現を修飾して、誘導性組織再生(iTR)に関与可能である状態に、これらを回復させる方法を提供する。
本発明の別の態様において、限定されるわけではないが、加齢性疾患を含む変性性疾患に罹患した組織において、iTRを引き起こす方法であって、疾患組織においてiTRを達成する手段が、限定されるわけではないが、αおよびβクラスターのメンバーを含む本明細書開示のクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座のアイソフォームの外因性の発現を、テロメラーゼ触媒構成要素、例えばヒトTERTとともに引き起こす、単数または複数の遺伝子発現ベクターを利用する、前記方法を提供する。
本発明の別の態様において、限定されるわけではないが、年齢関連疾患および癌を含む変性性疾患に罹患した組織において、iTRを引き起こす方法であって、疾患組織においてiTRを達成する手段が、限定されるわけではないが、αおよびβクラスターのメンバーを含む本明細書開示のクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座のアイソフォームの外因性の発現を引き起こす単数または複数の遺伝子発現ベクターを利用する、前記方法を提供する。
本発明の別の態様において、限定されるわけではないが、年齢関連疾患および癌を含む変性性疾患に罹患した組織において、iTRを引き起こす方法であって、疾患組織においてiTRを達成する手段が、限定されるわけではないが、クラスターのメンバーを含む本明細書開示のクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座のアイソフォームの発現を阻害する単数または複数の遺伝子発現ベクターを利用する、前記方法を提供する。
本発明の別の態様において、限定されるわけではないが、年齢関連疾患および癌を含む変性性疾患に罹患した組織において、iTRを引き起こす方法であって、疾患組織においてiTRを達成する手段が、限定されるわけではないが、PCDHGA12を含む本明細書開示のクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座のアイソフォームの発現を阻害する単数または複数の遺伝子発現ベクターを利用する、前記方法を提供する。
別の態様において、本開示は:(a)精製状態の、または他の分子と混合された、前記アイソフォーム活性の単数の候補調節剤または複数の調節剤;(b)遺伝子発現の胚性パターンとは対照的に、遺伝子発現の胎児または成体パターンを示す体細胞;(c)そうでなければ関心対象の胚性アイソフォームを発現することが不可能な体細胞内、または前記細胞の抽出物内に存在するレポーター構築物であって、胎児および成体段階に比較して、発生の胚性期において体細胞中で示差的に制御される遺伝子のプロモーターが、レポーター遺伝子の発現を駆動する、前記レポーター構築物を含む、クラスター型プロトカドヘリン・アイソフォーム活性の候補調節剤を同定する方法であって;(ii)単数の候補調節剤または複数の調節剤が、レポーター遺伝子の発現に影響を及ぼすかどうかを決定し、候補調節剤の非存在下での遺伝子の発現と比較した際、レポーター遺伝子の発現が改変されていれば、化合物がアイソフォーム活性を調節して、胚性発現に似せていることを示す工程を含む、前記方法を提供する。
別の態様において、本開示は:(a)精製状態の、または他の分子と混合された、前記アイソフォーム活性の単数の候補調節剤または複数の調節剤;(b)遺伝子発現の成体パターンとは対照的に、関心対象のクラスター型プロトカドヘリン遺伝子アイソフォームの遺伝子発現の胚性パターンを示す体細胞;(c)そうでなければ関心対象の成体アイソフォームを発現することが不可能な体細胞内、または前記細胞の抽出物内に存在するレポーター構築物であって、胎児および成体段階に比較して、発生の胚性期において体細胞中で示差的に制御される遺伝子のプロモーターが、レポーター遺伝子の発現を駆動する、前記レポーター構築物を含む、クラスター型プロトカドヘリン・アイソフォーム活性の候補調節剤を同定する方法であって;(ii)単数の候補調節剤または複数の調節剤が、レポーター遺伝子の発現に影響を及ぼすかどうかを決定し、候補調節剤の非存在下での遺伝子の発現と比較した際、レポーター遺伝子の発現が改変されていれば、化合物がアイソフォーム活性を調節して、成体発現に似せていることを示す工程を含む、前記方法を提供する。
いくつかの実施形態において、クラスター型プロトカドヘリン・アイソフォーム発現の候補調節剤を同定する方法は、被験体に、クラスター型プロトカドヘリン・アイソフォーム発現の調節剤として同定された単数の候補化合物または複数の化合物を投与する工程をさらに含む。
いくつかの実施形態において、クラスター型プロトカドヘリン・アイソフォーム発現の候補包括的調節剤を同定する方法は、胎児または成体供給源由来の細胞に、誘導性組織再生のための候補化合物を投与する工程と、前記アイソフォームのプロモーターによって駆動されるGFPから生じる蛍光などの容易に測定される読み取り値の使用を通じて、αまたはβクラスター発現から、クラスター型プロトカドヘリン・アイソフォームの発現をアッセイする工程と、をさらに含む。
いくつかの実施形態において、クラスター型プロトカドヘリン・アイソフォーム発現の候補調節剤を同定する方法は、胎児または成体供給源由来の細胞に、誘導性組織再生のための候補化合物を投与する工程と、前記アイソフォームと関連するCpGアイランドのメチル化の度合いのアッセイを通じて、αまたはβクラスター発現をアッセイする工程と、をさらに含む。
いくつかの実施形態において、化合物を同定する方法は、被験体に化合物を投与する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、被験体は、非ヒト動物、例えば組織再生、創傷治癒、または癌のモデルとして働く非ヒト動物である。いくつかの実施形態において、被験体はヒトである。
別の態様において、本開示は:(a)クラスター型プロトカドヘリン・アイソフォーム発現の調節剤と;(b)医薬的に許容されうるキャリアーとを含む、医薬組成物を提供する。
別の態様において、クラスター型プロトカドヘリン・アイソフォーム発現を制御する遺伝子は、癌細胞が、遺伝子発現を胚性状態のものから胎児または成体状態のものに改変して、誘導性癌成熟(iCM)を引き起こす剤で治療されるように、改変される。
別の態様において、クラスター型プロトカドヘリン・アイソフォーム発現を制御する遺伝子は、癌細胞が、遺伝子発現を胎児または成体状態のものから胚性状態のものに改変して、癌幹細胞の誘導性老化細胞除去(iS-CSC)を引き起こす剤で治療されるように、改変される。
当該技術分野の技術範囲内である、細胞生物学、細胞培養、分子生物学、微生物学、組換え核酸(例えばDNA)技術、免疫学等の特定の従来技術は、本発明の態様において、役立ちうる。特定のこれらの技術の限定されない説明は、以下の刊行物に見出されうる:Ausubel, F., et al., (eds.), Current Protocols in Molecular Biology, Current Protocols in Immunology, Current Protocols in Protein Science, and Current Protocols in Cell Biology, all John Wiley & Sons, N.Y., editions as of 2008; Sambrook, Russell, and Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3.sup.rd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 2001; Harlow, E. and Lane, D., Antibodies--A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 1988; Burns, R., Immunochemical Protocols (Methods in Molecular Biology) Humana Press; 3rd ed., 2005, Monoclonal antibodies: a practical approach (P. Shepherd and C Dean, eds., Oxford University Press, 2000); Freshney, R. I., "Culture of Animal Cells, A Manual of Basic Technique", 5th ed., John Wiley & Sons, Hoboken, N J, 2005)。本明細書で言及するすべての特許、特許出願、ウェブサイト、データベース、科学論文、および他の刊行物は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
別の態様において、本発明は、ロバストな再生潜在能力が可能な動物モデル、好ましくはマウスモデルであって、マウスの一般的な実験系統であり、それによって分子遺伝学および動物前臨床研究を容易にする、前記マウスモデルを操作する手段を提供する。前記のロバストに再生するマウスは、α、β、およびγクラスター由来のアイソフォームの多様な組み合わせを、すべての組織または選択された組織で誘導性に、または恒常的に発現するマウスを生成することによって産生され、前記マウスおよび前記マウスの繁殖を合わせると、再生、加齢、および癌のマウスモデルが提供される。
別の態様において、本発明は、被験体において癌細胞を同定する方法であって、a)細胞を含む被験体由来の試料を提供する工程と;b)胚性表現型を示す試料中の1つ以上の細胞を決定する工程と;c)胚性表現型を示す試料中の1つ以上の細胞中で発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを同定する工程と、を含み、胚性表現型を示し、クラスター型プロトカドヘリンの1つ以上のアイソフォームを発現する1つ以上の細胞は癌細胞である、前記方法を提供する。
いくつかの実施形態において、方法は、被験体に、a)クラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームをコードするヌクレオチド、あるいはクラスター型プロトカドヘリン・アイソフォームの1つ以上のアイソフォームのポリペプチドまたはその断片;あるいはb)被験体において癌に対する免疫反応を生じうる遺伝子修飾免疫細胞のさらなる投与を提供する。
特許または出願ファイルは、少なくも1つの彩色図を含む。彩色図(複数可)を含むこの特許または特許出願刊行物のコピーは、リクエストし、必要な料金を支払えば、当局から提供されるであろう。
図1は、RNA-seqによって決定された示差的に発現される転写物アイソフォームのボルケーノプロットを示す。Log2倍変化(FC)対-log10(ボンフェローニ調整p値)をプロットする。基礎となるデータは、42の多様なヒトクローン性胚性前駆細胞株および92の多様な成体由来間質および実質細胞タイプに関するRNA配列決定FPKM値に由来する。水平の点線は、0.05の線形x調整p値を示し、垂直の点線は、2の線形倍変化(FC)を示す。p<0.05およびFC>2(成体において上昇した発現)のカットオフ基準を満たす転写物を赤い点で示し;p<0.05およびFC<-2(胚において上昇した発現)の転写物を緑の点で示す。青で標識した点はCPLアイソフォームである。
図2Aは、胚性対成体細胞タイプにおける、CPL遺伝子の示差的発現を示す。多様な多能性幹細胞(PC)、hES由来クローン性胚性前駆体(EP)、胎児由来細胞(FC)、成体由来細胞(AC)、および神経細胞(NC)タイプにおける、PCDHA2、PCDHA4、PCDHA10、およびPCDHA12のRNA-seqリードのFPKMの平均発現。
図2Bは、胚性対成体細胞タイプにおける、PCDHB2、PCDHB2、PCDHB2、PCDHB2、PCDHB2、およびPCDHB2の平均発現を示す。
図2Cは、多様な胚性、成体、および癌細胞タイプにおける、PCDHGB4、PCDHGB5、PCDHGB6、およびPCDHGA12の平均発現を示す。ESおよびiPS細胞株には、4つの異なるヒトES細胞株および2つのiPS細胞株が含まれ;多様なEPには、42の多様なヒトクローン性胚性前駆細胞株が含まれ、胎児由来細胞には、妊娠8~16週の3つの培養褐色前脂肪細胞および5つの胎児腕皮膚線維芽細胞培養が含まれ;多様な正常体細胞には、87の多様な間質および実質細胞タイプが含まれ;5つの神経細胞培養には、ニューロンおよび多様な星状細胞タイプが含まれ;上皮細胞には、25の多様なヒト上皮細胞タイプが含まれ;肉腫には、39の多様なヒト肉腫細胞株が含まれ;癌腫には、33の多様な癌腫および腺癌細胞株が含まれる;(完全な細胞タイプ説明に関しては補助表Iを参照されたい)(ns-非有意)(*p<0.05)(**p<0.01)(***p<0.001)(****p<0.0001)。エラーバー、S.E.M。
図3は、多様な胚性、成体、および癌細胞タイプにおける、PCDHA4、PCDHB2、およびPCDHGA12の示差的発現を示す。多能性幹細胞株由来のRNA-seqリードのFPKMの平均発現には、4つの異なるヒトES細胞株および2つのiPS細胞株(PC);42の多様なhES由来クローン性胚性前駆体(EP)が含まれ;成体非上皮(ANE)細胞には、97の多様な間質および実質細胞タイプが含まれ;成体上皮細胞(AEC)には、25の多様なヒト上皮細胞タイプが含まれ;肉腫細胞(SC)株には、39の多様な肉腫細胞タイプが含まれ;癌腫および腺癌(CAC)には、33の多様な癌腫および腺癌細胞株が含まれる。(完全な細胞タイプ説明に関しては補助表IIIを参照されたい)(ns-非有意)(*p<0.05)(**p<0.01)(***p<0.001)(****p<0.0001)。エラーバー、S.E.M。
図4A~4Cは、肉腫細胞株における胎児および成体マーカーの相関を示す。胚性マーカー、図4A)PCDHA4、図4B)PCDHB2および図4C)PCDHGA12のFPKM値を、39の多様な肉腫細胞株における成体マーカーCOX7A1に対してプロットする。
図5は、CPLからの染色体特徴およびRNA-配列リードのIGV図を示す。列は、以下を示す:1)胚性前駆骨原性間葉株4D20.8(Embr Mesen);胚性血管内皮株30-MV2-6(Embr Endo);成体由来骨原性間葉(MSC);および成体由来ヒト大動脈内皮細胞(HAEC)のATAC-seq。青いアステリスクは、成体細胞における見かけ上の減少したアクセス可能性の領域を示す;2)UCSCよりダウンロードされたCpGアイランド(CpGIs)(cpgIslandExt.hg38.bed)、ここで、長さは> 200 bp、GおよびC含量に基づいて、予期されるCpGは> 60%;3)ATACフットプリントのTOBIAS分析に基づくEmbr Mesen、Embry Endo、Adult Mesen、およびAdult EndoにおけるCTCF結合部位(TOB-CTCF);4)示差的メチル化領域(DMR)を示し、上昇した緑は、胚性細胞における高メチル化を示し、抑制された赤いシグナルは、成体細胞に比較した、胚における相対的な低メチル化を示す;5)アルファ、ベータ、およびガンマ遺伝子座に関するRNA配列リード(hg38 染色体位置:Chr5: 140,650,000~141,700,000)、IGVより得られた画像。
図6は、CPL内の代表的な有意なDMRのパーセントメチル化を示す。パーセントメチル化CpGを、胚性前駆細胞(EP)、成体非上皮間質および実質細胞タイプ(ANE)、ならびに肉腫細胞株(SC)に関して、α、β、およびγクラスター(それぞれ、PCDHA4、PCDHB2、およびPCDHGA12)の代表的なDMRに関してコンパイルする。エラーバー、S.E.M。
図7は、CPLにおけるクロマチン構築を示す。列は、以下を示す:1)成体細胞におけるアイソフォームのガンマ遺伝子座のプロモーターとCPL領域中のスーパーエンハンサーの位置の間の関連を示す、Hi-C分析によって決定されたクロマチンシス相互作用(矢印);2)胚性前駆骨原性間葉株4D20.8(Embr Mesen)および成体由来骨原性間葉(MSC)のATAC-seq。青いアステリスクは、成体細胞における見かけ上の減少したアクセス可能性の領域を示す;3)示差的にメチル化された領域(DMR)を示し、上昇した緑は、胚性細胞における高メチル化を示し、抑制された赤いシグナルは、成体細胞に比較した、胚における相対的な低メチル化を示す;4)ATACフットプリントのTOBIAS分析に基づくEmbr MesenおよびAdult MesenにおけるCTCF結合部位(TOB-CTCF);5)CTCFに関するChIP-seq;LMNB1、LMNA(小球菌ヌクレアーゼ処理(MNアーゼ))、LMNA(超音波処理)に関するChIP-seq結果;6)CPL領域中のスーパーエンハンサーの位置、7)全CPLに関する、H3K27me3、H3K27Ac、H2K4me3、H2K9me3、およびH4K20me3、およびH3K9Acに向けられる抗体でのクロマチン沈殿から生じる、対の胚性および成体細胞におけるChIP-seqデータ。(hg38 染色体位置:Chr5: 140,650,000~141,700,000)、IGVより得られた画像。
図8は、ヒトES細胞、多様な胚性前駆細胞タイプ、および成体細胞におけるすべてのCPL遺伝子の発現のヒートマップを示す。CPLにおけるα、β、およびγクラスターのすべてのアイソフォームのアイソフォーム発現に関するRNA-seq FPKM値を、選択される多能性幹細胞(ヒトES細胞)、EP細胞株および成体細胞タイプに関してヒートマップ化する。
図9は、同調させた多様な(diverse)皮膚成体線維芽細胞(年齢11~83歳);若年(young)(P19)および老化(senescent)(P38)GM00498(3歳ドナー)皮膚線維芽細胞、ハッチンソン・ギルフォード早老症候群(HGPS)患者および年齢一致対照由来の皮膚線維芽細胞における、PCDHGB4(青)およびPCDHGA12(赤)アイソフォーム発現に関する、RNA-seq FPKM値。(***p<0.001)(****p<0.0001)。エラーバーは、平均および平均の標準誤差を示す。
図10は、発生、細胞加齢、および癌の間のクロマチン構築における潜在的な遷移のモデルを示す。胚形成中(哺乳動物発生のおよそカーネギー発生段階23まで)、ラミンB1が優勢であり、CTCF結合、トポロジードメイン、ならびにαおよびβクラスターからの細胞タイプ特異的CPLアイソフォームの発現を促進する。ひとたび臓器形成が完了すると、ラミンAの上方制御により、γクラスター由来のアイソフォームのみが発現されるように、トポロジードメインの改変が促進される。複製老化において、γクラスター中の遺伝子の発現と一緒に、LMNB1発現は下方制御される。癌細胞株の大部分は、CIMP-Eとして本明細書に称される、CPL遺伝子座中のCpGアイランドメチル化因子表現型(CIMP)を示す。
図11は、PBMCを伴う、アイソタイプ抗体対照、またはベータクラスターCPLアイソフォームPCDHB3に対して向けられるポリクローナル抗体、またはPCDHA3、A6、およびB3に対するポリクローナル抗体の組み合わせでの処理後、CPLアイソフォームPCDHB3を発現する乳癌細胞株BT-20の細胞数を示す。(*は、統計的有意性p<0.05を示す)。
図12は、PBMCを伴う、アイソタイプ抗体対照、またはベータクラスターCPLアイソフォームPCDHA3に対して向けられるポリクローナル抗体、またはPCDHA1、A3、およびB6に対するポリクローナル抗体の組み合わせでの処理後、CPLアイソフォームPCDHA3を発現する肺癌細胞株NCI-H358の細胞数を示す。(*は、統計的有意性p<0.05を示す)。
図13は、PBMCを伴う、アイソタイプ抗体対照、またはベータクラスターCPLアイソフォームPCDHA3、PCDHB3に対して向けられるポリクローナル抗体、PCDHA1、A3、およびB6に対するポリクローナル抗体の組み合わせ、PCDHA3、A6、およびB3に対するポリクローナル抗体の組み合わせでの処理後、アルファまたはベータCPLアイソフォームを発現しない、正常ヒト皮膚線維芽細胞株MDW-1の細胞数を示す。
略語
Ab 抗体
AC 成体由来細胞
AEC 成体上皮細胞
AMH 抗ミュラー管ホルモン
ANE 成体非上皮細胞
ASC 成体幹細胞
ATAC-seq 配列決定によって追跡されるトランスポザーゼアクセス可能クロマチン
CAC 癌腫および腺癌細胞
CAR T細胞 キメラ抗原受容体修飾T細胞
cGMP 現行適正製造基準
CIMP CpGアイランドメチル化因子表現型
CIMP-E CpGアイランドメチル化因子表現型は、その胎児および成体対応物と比較して、胚性細胞において、高メチル化された部位のユニークなDMRを指す。
CM 癌成熟
CNS 中枢神経系
CpG CpG二ヌクレオチド
CPL アルファ、ベータ、およびガンマ遺伝子座によってコードされるすべてのアイソフォームを含むクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座
DMEM ダルベッコの修飾イーグル培地
DMR 示差的メチル化領域
DMSO ジメチルスルホキシド
DNAm 細胞および組織の年齢のマーカーまたは「時計」を提供するDNAメチル化の変化。
DPBS ダルベッコのリン酸緩衝生理食塩水
ED細胞 胚由来細胞;hED細胞はヒトED細胞である。
EDTA エチレンジアミン四酢酸
EFT 胚-胎児遷移
EP 胚性前駆細胞
ES細胞 胚性幹細胞;hES細胞はヒトES細胞である
ESC 胚性幹細胞
EV 細胞外小胞
FACS 蛍光活性化細胞ソーティング
FBS ウシ胎児血清
FC 胎児細胞
FPKM RNA配列決定由来の100万マップ化リードあたりの転写物のキロ塩基あたりの断片
GFP 緑色蛍光タンパク質
GMP 適正製造基準
HAEC ヒト大動脈内皮細胞
hEC細胞 ヒト胚性癌細胞
hED細胞 ヒト胚由来細胞
hEG細胞 「ヒト胚性生殖細胞」は、胎児組織の始原生殖細胞由来の幹細胞である。
hEP細胞 ヒト胚性前駆細胞
hES細胞 本明細書で用いられるような、ヒトES様細胞を含むヒト胚性幹細胞(したがって「hES細胞」または「hESC」)は、プライミングされた多能性幹細胞および未刺激の多能性幹細胞の両方を指す。
hiPS細胞 「ヒト人工多能性幹細胞」は、SOX2、KLF4、OCT4、MYC、またはNANOG、LIN28、OCT4、およびSOX2などのhES特異的転写因子、または加齢性体細胞分化細胞に多能性を回復する他の手段に対する曝露後、体細胞から得られた、hES細胞に類似の特性を持つ細胞である。
hPS細胞 hES細胞、hiPS細胞、EC細胞、およびヒト単為生殖性幹細胞などのヒト多能性幹細胞。
HSE 「ヒト皮膚同等物」は、創傷修復の促進において、試験目的のため、または療法適用のために製造される、細胞および生物学的または合成マトリックスの混合物である。
iCM 誘導性癌成熟
iPS細胞 「人工多能性幹細胞」は、ES特異的転写因子、例えばSOX2、KLF4、OCT4、MYC、またはNANOG、LIN28、OCT4、およびSOX2、SOX2、KLF4、OCT4、MYC、および(LIN28AまたはLIN28B)、あるいはOCT4、SOX2、KLF4、NANOG、ESRRB、NR5A2、CEBPA、MYC、LIN28AおよびLIN28Bの他の組み合わせ、あるいはhES細胞の遺伝子発現プロファイルに本質的にマッチする多能性幹細胞状態に、分化した細胞の発生加齢を復帰させることが可能な他の因子への曝露後、体細胞から得られるhES細胞に類似の特性を持つ細胞である。
iS-CSC 「癌幹細胞の誘導性老化細胞除去」は、化学療法剤または放射線療法によるアブレーションに抵抗性である悪性腫瘍中の細胞の治療であって、前記iS-CSC治療が、前記抵抗性細胞を、遺伝子発現の胎児前(pre-fatal)パターンに復帰させ、化学療法剤または放射線療法に感受性にする、前記治療を指す。
iTM 誘導性組織成熟
iTR 誘導性組織再生
MEM 最小必須培地
MSC 間葉性幹細胞
NC 神経細胞、例えば、ニューロンおよびグリア細胞、例えば星状細胞および乏突起膠細胞を含む、CNSおよび末梢神経系の細胞。
NT 新生遷移
PBS リン酸緩衝生理食塩水
PC 多能性幹細胞
PCDH クラスター型プロトカドヘリン
PCR ポリメラーゼ連鎖反応
PS線維芽細胞 「瘢痕形成前線維芽細胞」は、これらが瘢痕形成を伴わず、皮膚創傷の迅速な治癒を促進するような遺伝子の出生前パターンを示す、初期妊娠性皮膚の皮膚由来、またはED細胞由来の線維芽細胞である。
PT 多能性遷移
qRT-PCR 定量的リアルタイムPCR
RFU 相対蛍光単位
RNAi RNA干渉
RNA-seq RNA配列決定
SC 肉腫細胞
SFM 血清不含培地
siRNA 低分子干渉RNA
St. Dev. 標準偏差
TR 組織再生
定義
本明細書において、および付随する請求項において、単数形「a」、「an」および「the」には、文脈が明らかに別に示さない限り、複数の参照物が含まれる。請求項は、いかなる任意選択の要素も排除するよう起草されうることがさらに注目される。こうしたものとして、この記述は、請求項要素の列挙と関連して、「単独で」、「のみ」などのこうした排除性専門用語の使用、または「負の」限定の使用に関して、先行詞として働くと意図される。
本明細書において、用語「約」が先行する数値で、特定の範囲が提示される。用語「約」は、それが先行する正確な数、ならびにこの用語が先行する数の近傍またはおよそその数である数の文字的補助を提供するために用いられる。数値が特定の列挙される数の近傍であるかまたはおよそその数であるかを決定する際、近傍のまたはおよその列挙されない数は、提示される文脈において、特に列挙される数の実質的な同等物を提供する数でありうる。
本明細書において、用語「分化細胞」は、親多能性幹細胞に比較した際に、分化する潜在能力が減少している細胞を指す際に用いられる。しかし、分化する潜在能力が減少している細胞は、最終的に分化していなければ、さらに分化しうる。
1つの数字または一連の数字の前の用語「少なくとも」(例えば「少なくとも2つ」)には、用語「少なくとも」に隣接する数字、および文脈から明らかであるように、論理的に含まれうる、すべての続く数字または整数が含まれると理解される。「少なくとも」が、一連の数字または範囲の前に提示される場合、「少なくとも」は、一連の数字または範囲の各々を修飾しうると理解される。
本明細書において、「最大10」におけるような「最大」は、10まで、そして10を含む、すなわち0、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10であると理解される。
用語「投与する」は、本明細書で用いられる際、与えるまたは適用するを意味する。用語「投与すること」には、本明細書で用いられる際、in vivo投与、ならびにex vivoの組織への直接投与が含まれる。「投与すること」は、以下に開示されるような任意の経路によって達成されうる。
用語「抗体」は、本明細書で用いられる際、抗原の抗原決定基の特徴に相補的な結合表面を有する、ポリペプチド鎖のフォールディングから形成される、少なくとも1つの結合ドメインで構成される、1つのポリペプチドまたはポリペプチド群を指す。
抗体の基本的構造単位は、4つのポリペプチド鎖、2つの同一軽鎖(L)および2つの同一重鎖(H)からなる。抗体は、単独の、または既知の技術によって提供される他のアミノ酸配列と組み合わせてのいずれかの、オリゴクローナル抗体、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、キメラ抗体、CDR移植抗体、多重特異性抗体、二重特異性抗体、触媒性抗体、ヒト化抗体、完全ヒト抗体、および抗イディオタイプ抗体、ならびにその断片、変異体、または誘導体でありうる。
本明細書で用いられる際、用語「抗原」は、免疫反応を誘発する物質を指す。
用語「抗原結合部位」は、本明細書で用いられる際、抗原との物理的接触を行い、抗原に非共有的に結合する抗体の各アームの先端の部位を指す。抗原結合部位の抗原特異性は、その形状および存在するアミノ酸によって決定される。
用語「アルファまたはベータCPLアイソフォーム」は、アルファクラスター遺伝子:PCDHA1、PCDHA2、PCDHA3、PCDHA4、PCDHA5、PCDHA6、PCDHA7、PCDHA8、PCDHA9、PCDHA10、またはPCDHA11、あるいはベータクラスター遺伝子:PCDHB1、PCDHB2、PCDHB3、PCDHB4、PCDHB5、PCDHB6、PCDHB7、PCDHB8、PCDHB9、PCDHB10、PCDHB11、PCDHB12、PCDHB13、PCDHB14、PCDHB15、PCDHB17P、PCDHB18P、またはPCDHB19Pによってコードされる遺伝子または産物の1つを指す。
用語「抗癌ワクチン」または「ワクチン」は、本明細書で用いられる際、被験体において癌細胞に対する免疫反応を誘導する、核酸、例えばmRNA、あるいはポリペプチド、例えばタンパク質またはその断片を指す。例えば、被験体の癌細胞上に提示されると同定された抗原をコードするmRNAを被験体に投与して、免疫反応を誘導しうる。いくつかの実施形態において、抗癌ワクチンは、アルファプロトカドヘリンクラスターおよび/またはベータプロトカドヘリンクラスターの1つ以上のアイソフォームをコードするmRNAである。いくつかの実施形態において、mRNAはPCDHA3および/またはPCDHB3をコードする。別の例では、ポリペプチドまたはその断片を被験体に投与してもよく、ここでポリペプチドまたはその断片は、アルファプロトカドヘリンクラスターおよび/またはベータプロトカドヘリンクラスターの1つ以上のアイソフォームである。いくつかの実施形態において、抗癌ワクチンは、アルファプロトカドヘリンクラスターおよび/またはベータプロトカドヘリンクラスターの1つ以上のアイソフォームのポリペプチドまたはその断片である。いくつかの実施形態において、ポリペプチドまたはその断片は、PCDHA3および/またはPCDHB3である。
用語「バイオマーカー」または「バイオシグネチャー」は、本明細書で用いられる際、生物学的状態の指標として用いられる、ペプチド、タンパク質、核酸、抗体、遺伝子、代謝産物、または任意の他の物質を指す。バイオマーカーまたはバイオシグネチャーは、客観的に測定され、正常の生物学的プロセス、病原性プロセス、または療法組成物に対する薬理学的(pharmalogic)反応の細胞性または分子性指標として評価されることが特徴的である。用語「指標」は、本明細書で用いられる際、時間の関数としての相対的な変化を明らかにしうる、一連の観察される事実から得られる、任意の物質、数値または比を指す。バイオマーカーは、疾患リスク、疾患の存在を診断するか、または個体における疾患のための治療を決定するために用いられてもよい。
用語「二重特異性」は、抗原結合分子が、少なくとも2つの別個の抗原決定基に特異的に結合可能であることを意味する。典型的には、二重特異性抗原結合分子は、2つの抗原結合部位を含み、その各々が、異なる抗原決定基に特異的である。特定の実施形態において、二重特異性抗原結合分子は、2つの抗原決定基、特に2つの別個の細胞上に発現される2つの抗原決定基に、同時に結合可能である。
キメラ抗原受容体細胞
本明細書で用いられる際、用語「キメラ抗原受容体T細胞」または「CAR-T細胞」は、キメラ抗原受容体またはCARを発現する操作T細胞を指す。
本明細書で用いられる際、用語「キメラ抗原受容体」または「CAR」は、発現されたCARに基づく抗原特異性のため、免疫細胞、例えばT細胞で発現される操作受容体を指す。CARは、抗原ターゲティング領域としても知られる抗原結合ドメイン、細胞外スペーサードメインまたはヒンジ領域、膜貫通ドメインおよび少なくとも1つの細胞内シグナル伝達ドメイン、または少なくとも1つの共刺激ドメインおよび少なくとも1つの細胞内シグナル伝達ドメインを含む。
一般的に、CARは、抗原結合ドメインを含む細胞外ドメイン(細胞外部分)、膜貫通ドメインおよび細胞内シグナル伝達ドメインを含みうる。細胞外ドメインは、リンカーによって膜貫通ドメインに連結されてもよい。細胞外ドメインはまた、シグナルペプチドも含んでもよい。
「シグナルペプチド」は、細胞内のタンパク質の、例えば特定の細胞小器官(例えば小胞体)および/または細胞表面への輸送および局在を指示するペプチド配列を指す。
「抗原結合ドメイン」は、抗原に特異的に結合する(それによって抗原を含有する細胞をターゲティング可能である)CARの領域を指す。CARは、1つ以上の抗原結合ドメインを含んでもよい。一般的に、CAR上のターゲティング領域は細胞外である。抗原結合ドメインは、抗体またはその断片を含んでもよい。抗原結合ドメインは、例えば、全長重鎖、Fab断片、一本鎖Fv(scFv)断片、二価一本鎖抗体またはディアボディを含んでもよい。所定の抗原に特異的に結合する任意の分子、例えばアフィボディまたは天然存在受容体由来のリガンド結合ドメインを、抗原結合ドメインとして用いてもよい。
用語「接触する」およびその多様な文法的な型は、本明細書で用いられる際、接触または接近した局所近接にある状態または条件を指す。
用語「由来する」は、本明細書で用いられる際、供給源または起源から、あるものを受け取るか、得るか、または修飾するための任意の方法を指す。
用語「有効量」は、本明細書では、疾患または障害(例えば癌)を有する被験体を治療するために被験体に投与された際、疾患の治療を達成する(例えば存在する疾患あるいは疾患またはその関連障害の1つ以上の症状を減少させるか、改善するかまたは維持することによって)ために十分である剤の量を含むよう用いられる。「有効量」は、剤、剤がどのように投与されるか、疾患およびその重症度、ならびに病歴、年齢、体重、家族歴、遺伝子構成、病的プロセスの段階、あるとすれば先行または同時治療のタイプ、ならびに治療しようとする被験体の他の個々の特性に応じて多様でありうる。最大用量、すなわち何らかの医学的判断にしたがった最高の安全用量を用いることが一般的には好ましい。用語「用量」および「投与量」は、本明細書において交換可能に用いられる。
本明細書で用いられる際、用語「免疫細胞」または「免疫エフェクター細胞」は、免疫系の一部であってもよく、特定のエフェクター機能を実行する細胞を指し、例えばアルファ-ベータT細胞、NK細胞、NKT細胞、B細胞、自然リンパ球(ILC)、サイトカイン誘導性キラー(CIK)細胞、リンホカイン活性化キラー(LAK)細胞、ガンマ-デルタT細胞、間葉系幹細胞または間葉系間質細胞(MSC)、単球またはマクロファージである。好ましい免疫細胞は、細胞傷害性エフェクター機能を持つ細胞であり、例えばアルファ-ベータT細胞、NK細胞、NKT細胞、ILC、CIK細胞、LAK細胞またはガンマ-デルタT細胞である。「エフェクター機能」は、細胞の特殊化機能を意味し、例えばT細胞において、エフェクター機能は、細胞溶解活性またはサイトカイン分泌を含むヘルパー活性でありうる。
本明細書で用いられる際、用語「免疫反応」は、抗原に対する統合された体性反応を指し、好ましくは、細胞性免疫反応または細胞性ならびに体液性免疫反応を指す。免疫反応は、防御的、防止的、予防的、および/または療法的であってもよい。
本明細書で用いられる際、用語「免疫反応の誘導」は、誘導前には特定の抗原に対する免疫反応はなかったことを意味しうるが、また、誘導前に特定の抗原に対する免疫反応の特定のレベルがあり、誘導後、前記免疫反応が増進されることも意味しうる。したがって、「免疫反応の誘導」には、「免疫反応の増進」も含まれる。好ましくは、被験体における免疫反応の誘導後、前記被験体は、癌疾患などの疾患を発展させることから保護されるか、または疾患状態は、免疫反応の誘導によって改善される。
本明細書で用いられる際、用語「免疫グロブリンスーパーファミリーメンバー」は、免疫グロブリン(Ig)ドメインを持つタンパク質であり、これには、IgA、IgD、IgE、IgG、IgMなどの抗体、ナノボディ、T細胞受容体、CD4、CD8、およびCD19などの共受容体、CD28などの共刺激分子、ナチュラルキラー細胞受容体、例えばキラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIL)、ならびに抗原受容体アクセサリー分子、例えばCD3およびCD79aおよびCD79bが含まれる。本明細書で用いられる際、用語「核酸」は、デオキシリボ核酸(DNA)またはリボ核酸(RNA)、より好ましくはRNAであり、in vitro転写RNA(IVT RNA)または合成RNAであってもよい。核酸には、本発明にしたがって、ゲノムDNA、cDNA、mRNA、組換え産生および化学合成分子が含まれる。
本明細書で用いられる際、用語「プロトカドヘリン」は、カドヘリンポリペプチド、カルシウム依存性細胞接着分子の巨大なサブファミリーを指す。プロトカドヘリンは、クラスター型および非クラスター型プロトカドヘリンに細分され、発生および疾患(例えば癌)に関与する。
本明細書で用いられる際、用語「被験体」には、任意の哺乳動物、好ましくはヒトが含まれる。
本明細書で用いられる際、用語「T細胞」および「Tリンパ球」は本明細書において交換可能に用いられ、これにはTヘルパー細胞(CD4+ T細胞)および細胞溶解性T細胞を含む細胞傷害性T細胞(CTL、CD8+ T細胞)が含まれる。T細胞は、リンパ球として知られる白血球の群に属し、細胞仲介性免疫において、中心的な役割を演じる。これらは、その細胞表面上にT細胞受容体(TCR)と称される特殊な受容体が存在することによって、他のリンパ球タイプ、例えばB細胞およびナチュラルキラー細胞とは区別されうる。胸腺は、T細胞成熟に関与する主な臓器である。各々、別個の機能を持つT細胞のいくつかの異なるサブセットが発見されている。用語「分析的リプログラミング技術」は、体細胞の遺伝子発現パターンを、より多能性状態のものに、例えばiPS、ES、ED、ECまたはEG細胞のものにリプログラミングする多様な方法を指し、ここでリプログラミングは、多数の別個の段階で起こり、卵母細胞内への体細胞のトランスファーおよびその卵母細胞の活性化に単純に頼るわけではない(その各々の開示の全体が、参照により本明細書に組み込まれる、PCT特許出願第PCT/US02/37899号および第PCT/US06/30632号を参照されたい)。
用語「卵割球/桑実胚細胞」は、哺乳動物胚における卵割球または桑実胚、あるいはこれらの細胞の分化した誘導体を含めて、さらなる細胞を含むまたは含まないin vitroで培養された卵割球または桑実胚細胞を指す。
用語「癌成熟」は、初期には胚性細胞のマーカーを発現している前悪性または悪性癌細胞が、胎児または成体細胞のマーカーを発現するように改変されるような、前悪性または悪性癌細胞における遺伝子発現の改変を指す。
用語「遺伝子Xを発現している細胞」、「遺伝子Xが細胞(または細胞集団)中で発現される」またはその同等物は、特定のアッセイプラットホームを用いた細胞の分析が、陽性の結果を提供したことを意味する。逆もまた真である(すなわち、遺伝子Xを発現しない細胞またはその同等物は、特定のアッセイプラットホームを用いた細胞の分析が、陰性の結果を提供したことを意味する)。したがって、本明細書記載のいかなる遺伝子発現結果も、示す遺伝子に関する単数のアッセイプラットホーム(または複数のプラットホーム)で使用される特定の単数のプローブまたは複数のプローブに結び付けられる。
用語「細胞株」は、in vitroの増殖および拡大が可能な細胞の致死または不死集団を指す。
用語「細胞再構成」は、機能性細胞が得られるような、クロマチンの核の細胞質へのトランスファーを指す。
用語「クローン性」は、すべて元来の単細胞から得られ、他の細胞を含有しない、細胞集団への単細胞の拡大で得られる細胞集団を指す。
用語「クローン性胚性前駆細胞」は、単細胞からin vitroで得られる胚性前駆細胞を指す。
用語「細胞質突起(cytoplasmic bleb)」は、インタクトなまたは透過処理されたがそのほかはインタクトな形質膜によって結合されるが、核を欠く、細胞の細胞質を指す。
[0059]用語「DNA損傷剤」は、ゲノム中のDNA切断を誘導する療法剤を指す。いくつかの実施形態において、DNA損傷剤は、高用量の白金に基づくアルキル化化学療法、白金化合物、チオテパ、シクロホスファミド、イホスファミド、ニトロソ尿素、ナイトロジェンマスタード誘導体、マイトマイシン、エピポドフィロトキシン、カンプトテシン、アントラサイクリン、ポリ(ADP-リボース)ポリメラーゼ(PARP)阻害剤、電離放射線、ABT-888、オラパリブ(AZT-2281)、ゲムシタビン、CEP-9722、AG014699、テモゾロミドを伴うAG014699、およびBSI-201である。
本明細書で用いられる際、用語「分化」およびその多様な文法的な型は、未成熟細胞が特定の機能を実行するために特殊化されるプロセスを指す。用語「分化細胞」は、多能性幹細胞から本発明の方法によって作製された細胞を指して用いられる際、親多能性幹細胞に比較した際に分化する潜在能力が減少している細胞を指す。本発明の分化細胞は、さらに分化可能な細胞を含む(すなわち、これらは最終的に分化していない可能性もある)。
用語「胚性」は、本明細書で用いられる際、哺乳動物細胞の分化の状態を指し、ここで、細胞は傷がない再生表現型を所持し、したがって、同じ分化タイプであるが、発生の胎児または成体の非再生状態にあり、傷がない再生を行う能力がほとんどまたはまったくない細胞のものとは区別される。用語「胚性」は、一般的に、ほぼカーネギー発生段階23までの発生を指すが、組織に応じて、発生のより後期でも存在しうる。定義から除外されるのは、肝細胞および血球などの成体状態で傷がない再生が可能な細胞タイプである。ヒト種の場合、胚から胎児への発生の遷移は、出生前発生の約8週で起こり、マウスでは、16日または約16日で起こり、ラット種では、性交後およそ17.5日で起こる(ウェブサイト:www.php.med.unsw.edu.au/embryology/index.php?title=Mouse_Timeline_Detailedを参照されたい)。
いくつかの実施形態において、胚性細胞で発現される遺伝子には、限定されるわけではないが、SOX2、KLF4、OCT4、MYC、NANOG、LIN28A、LIN28B、ESRRB、NR5A2、TERT、SSEA、TRA、およびCEBPAが含まれる。いくつかの実施形態において、胚性細胞で抑制される遺伝子には、限定されるわけではないが、COX7A1が含まれる。
用語「CPLアイソフォーム発現の胚性パターン」は、胚性細胞で比較的高発現されているPCDHGB4およびPCDHGB6を例外として、αおよびβクラスターのメンバーの活性化ならびにγ遺伝子座のメンバーの抑制によって特徴づけられる遺伝子発現パターンを指す。いくつかの実施形態において、αクラスターの1つ以上のメンバー、例えばPCDHA2、PCDHA4、PCDHA10、およびPCDHA12の発現が、胚性細胞において上昇している。いくつかの実施形態において、βクラスターの1つ以上のメンバー、例えばPCDHB2、PCDHB5、PCDHB9、PCDHB10、PCDHB13、PCDHB14、およびPCDHB16の発現が、胚性細胞において上昇している。いくつかの実施形態において、γクラスターの1つ以上のメンバー、例えばPCDHGB4およびPCDHGB6の発現が、胚性細胞において上昇している。
用語「CPLアイソフォーム発現の胎児-成体パターン」または「CPLアイソフォーム発現の成体パターン」は、胚性細胞で比較的高発現されているPCDHGB4およびPCDHGB6を例外として、αおよびβクラスターのメンバーの発現の活性化ならびにγ遺伝子座のメンバーの発現減少によって特徴づけられる遺伝子発現パターンを指す。
用語「胚性前駆細胞」は、多能性幹細胞(例えば胚性幹細胞)よりも分化しているが、胎児または成体細胞タイプのマーカーを発現するようには成熟していない、すべての体性細胞系譜の細胞を指す。ヒト胚性前駆細胞の場合、これらは、妊娠8週未満の細胞のマーカーを発現し、例えば胎児または成体由来細胞に比較して、COX7A1の発現は比較的低いかCOX7A1を発現しない。
用語「胚性幹細胞」(ES細胞)は、未分化状態を維持(例えばTERT、OCT4、およびSSEA、ならびにその種のES細胞に特異的なTRA抗原を発現)しながら、細胞株として連続継代されている、胚盤胞の内部細胞塊、卵割球、または桑実胚由来の細胞を指す。ES細胞は、精子またはDNAでの卵細胞の受精、核トランスファー、単為生殖、またはMHC領域にヘミ接合性またはホモ接合性を持つhES細胞を生成する手段によって得られうる。ES細胞は、歴史的に、着床前胚に移植された際、体細胞タイプならびに生殖系列すべてに分化可能な細胞と定義されているが、ヒトを含む多くの種由来の候補ES培養は、培養中により平板化された外見を有し、典型的には生殖系列分化に寄与せず、したがって、「ES様細胞」と称される。ヒトES細胞は、実質的に「ES様」であると一般的に考えられるが、本出願において、本発明者らは、用語、ES細胞は、ESおよびES様細胞株の両方を指すよう用いる。ES細胞は、精子またはDNAでの卵細胞の受精、核トランスファー、単為生殖、またはMHC領域にヘミ接合性またはホモ接合性を持つhES細胞を生成する手段によって得られうる。用語「ヒト胚性幹細胞」(hES細胞)は、ヒトES細胞を指す。
用語「TRの包括的調節因子」または「iTRの包括的調節因子」は、複数のiTR遺伝子またはiTM遺伝子を調節可能な剤であって、限定されるわけではないが、胎児または成体供給源由来の細胞において、COX7A1を下方制御しながら同時にPCDHB2を上方制御することが可能な剤、またはNAALADL1を下方制御しながら同時にAMHを上方制御することが可能な剤を含み、組織損傷または変性性疾患に反応して、傷がない組織再生増加を導く遺伝子発現パターンを誘導可能な剤を指す。
用語「ヒト人工多能性幹細胞」は、免疫無防備状態のマウスに移植された際、3つの胚葉すべてを形成する能力を含む、hES細胞に類似の特性を持つ細胞を指し、前記iPS細胞は、脱分化因子、例えばhES細胞特異的転写因子の組み合わせ:KLF4、SOX2、MYC;OCT4またはSOX2、OCT4、NANOG、およびLIN28;あるいはOCT4、SOX2、KLF4、NANOG、ESRRB、NR5A2、CEBPA、MYC、LIN28AおよびLIN28Bの多様な組み合わせ、あるいはhES細胞に類似の特性を持つ多能性幹細胞状態を獲得するように体細胞を誘導する他の方法への曝露後、多様な細胞系譜の細胞から得られる。しかし、体細胞核トランスファー(SCNT)による体細胞のリプログラミングは、典型的には、iPS細胞ではなく、NT-ES細胞と称される。
用語「誘導性癌成熟」または「iCM」は、前記誘導に続いて、細胞が、胚性段階とは対照的に、発生の胎児または成体段階の細胞タイプにおいて通常発現されるマーカーを発現するような、前悪性または悪性細胞の表現型の変化を生じる方法を指す。該用語は、本明細書で用いられる際、癌腫および腺癌に適用される際の、上皮-間葉遷移(EMT)と同義である。
用語「誘導性組織再生」は、本発明の方法ならびに開示される方法(PCT特許出願第PCT/US2014/040601号および米国特許出願第14/896,664号を参照されたい)を使用して、胎児または成体哺乳動物細胞が、その組織に対する損傷後、機能性組織を再生可能であるように、胎児または成体哺乳動物細胞の分子組成を改変する方法であって、前記再生がその種の動物における正常の転帰ではない、前記方法の使用を指す。用語「iCM因子」は、療法効果のため、腫瘍においてCMを導く方式で、CM活性化剤およびCM阻害剤のレベルを改変する分子を指す。用語「iCM遺伝子」は、発現が改変された際に、療法効果のため、腫瘍においてCMを引き起こしうる遺伝子を指す。
用語「単離された」は、(i)天然に通常一緒に見られる少なくともいくつかの他の物質から、通常、人為が関与するプロセスによって、分離されており、(ii)人工的に産生され(例えば化学的に合成され)、かつ/または(iii)人工的環境または背景(すなわち天然には通常見られない環境または背景)中に存在する、物質を指す。
用語「iTR因子」は、TRが天然には可能ではない組織において、TRを導く方式で、TR活性化剤およびTR阻害剤のレベルを改変する分子を指す。
用語「iTR遺伝子」は、発現が改変された際、組織再生が通常は可能でない組織において、誘導性組織再生を引き起こしうる遺伝子を指す。
用語「核酸」は、「ポリヌクレオチド」と交換可能に用いられ、多様な実施形態において、ヌクレオシドの天然存在ポリマー、例えばDNAおよびRNA、ならびにヌクレオシドまたはヌクレオシド類似体の非天然存在ポリマーを含む。いくつかの実施形態において、核酸は、標準ヌクレオシド(A、G、C、T、Uと略される)を含む。他の実施形態において、核酸は、1つ以上の非標準ヌクレオシドを含む。いくつかの実施形態において、1つ以上のヌクレオシドは、非天然存在ヌクレオシドまたはヌクレオチド類似体である。核酸は、修飾塩基(例えばメチル化塩基)、修飾糖(2'-フルオロリボース、アラビノース、またはヘキソース)、修飾リン酸基、あるいはヌクレオシドまたはヌクレオシド類似体間の他の連結(例えばホスホロチオエートまたは5'-N-ホスホロアミダイト連結)、ロック化核酸、あるいはモルホリノを含みうる。いくつかの実施形態において、核酸は、DNAおよびRNAにおけるように、ホスホジエステル結合によって連結されたヌクレオシドを含む。いくつかの実施形態において、少なくともいくつかのヌクレオシドは、非ホスホジエステル結合(複数可)によって連結される。核酸は、一本鎖、二本鎖、または部分的二本鎖であってもよい。少なくとも部分的に二本鎖である核酸は、1つ以上のオーバーハング、例えば5'および/または3'オーバーハング(複数可)を有してもよい。研究または療法目的のため、RNA干渉(RNAi)、アプタマー、またはアンチセンスに基づく分子の背景において有用であることが当該技術分野に知られる核酸修飾(例えば、非標準ヌクレオシドの使用を含む、ヌクレオシドおよび/または主鎖修飾)が、本発明の多様な実施形態における使用のために意図される。例えばCrooke, S T (ed.) Antisense drug technology: principles, strategies, and applications, Boca Raton: CRC Press, 2008; Kurreck, J. (ed.) Therapeutic oligonucleotides, RSC biomolecular sciences. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 2008を参照されたい。いくつかの実施形態において、修飾は、同じ長さおよび鎖構成(strandedness)のRNAまたはDNAに比較して、例えばin vivoで、核酸の半減期および/または安定性を増加させる。いくつかの実施形態において、修飾は、同じ長さおよび鎖構成のRNAまたはDNAに比較して、核酸の免疫原性を減少させる。いくつかの実施形態において、核酸の一方または両方の鎖の5%~95%の間のヌクレオシドが修飾される。修飾は、均一にまたは不均一に、位置してもよく、修飾の位置(例えば中央付近、末端近傍または末端、交互等)は、所望の特性(複数可)を増進させるように選択されてもよい。核酸は、検出可能標識、例えば蛍光色素、放射性原子等を含んでもよい。「オリゴヌクレオチド」は、比較的短い核酸、例えば典型的には長さ約4~約60ヌクレオチドを指す。本明細書において、ポリヌクレオチドに言及される場合、DNA、RNA両方、かつ各場合で、一本鎖および二本鎖型(および各一本鎖分子の相補体)が提供されると理解される。
「ポリヌクレオチド配列」は、本明細書で用いられる際、ポリヌクレオチド物質自体および/または特定の核酸を生化学的に特徴づける配列情報(すなわち塩基の略語として用いられる文字の連続)を指しうる。本明細書に提示されるポリヌクレオチド配列は、別に示さない限り、5'から3'方向で提示される。
用語「オリゴクローナル」は、形態、あるいは同じ培養中の他の細胞のものとは異なる分化マーカーの存在または非存在などの類似の特性を共有するようである、細胞の小集団、典型的には2~1000細胞から生じる細胞集団を指す。オリゴクローナル細胞は、これらの共通の特性を共有しない細胞から単離され、増殖することを許され、本質的に完全に、類似の細胞の元来の集団から得られる細胞集団を生じる。
用語「多能性幹細胞」は、1つより多い分化細胞タイプに分化可能な動物細胞を指す。こうした細胞には、hES細胞、卵割球/桑実胚細胞、およびそこから得られるhED細胞、hiPS細胞、hEG細胞、hEC細胞、ならびに間葉系幹細胞、神経幹細胞および骨髄由来幹細胞を含む成体由来細胞が含まれる。多能性幹細胞は、遺伝子修飾されても、遺伝子修飾されなくてもよい。遺伝子修飾された細胞には、卵内部でのその同定を容易にするために、蛍光タンパク質などのマーカーが含まれてもよい。
用語「ポリペプチド」は、アミノ酸のポリマーを指す。用語「タンパク質」および「ポリペプチド」は、本明細書において、交換可能に用いられる。ペプチドは、比較的短いポリペプチドであり、典型的には、長さ約2~60アミノ酸の間である。本明細書において用いられるポリペプチドは、典型的には、標準アミノ酸(すなわちタンパク質で最も一般的に見られる20のL-アミノ酸)を含有する。しかし、ポリペプチドは、特定の実施形態において、1つ以上の非標準アミノ酸(天然存在であってもまたは非天然存在であってもよい)および/または当該技術分野に知られるアミノ酸類似体を含有してもよい。ポリペプチド中の1つ以上のアミノ酸は、例えば、化学的実体、例えば炭水化物基、リン酸基、脂肪酸基、コンジュゲート化用のリンカー、官能化等の付加によって、修飾されてもよい。共有的または非共有的に会合する非ポリペプチド部分を有するポリペプチドは、なお「ポリペプチド」と見なされる。ポリペプチドは、天然供給源から精製されても、組換えDNA技術を用いて産生されても、従来の固相ペプチド合成などの化学的手段を通じて合成されてもよい。
用語「ポリペプチド配列」または「アミノ酸配列」は、本明細書で用いられる際、ポリペプチド物質自体および/またはポリペプチドを生化学的に特徴づける配列情報(すなわちアミノ酸名称の略語として用いられる文字または3文字暗号の連続)を指しうる。本明細書に提示されるポリペプチド配列は、別に示さない限り、N末端からC末端方向で提示される。ポリペプチドは、環状であってもよいし、または環状部分を含有してもよい。天然存在ポリペプチドを本明細書で論じる場合、本発明は、その任意のアイソフォーム(例えば、mRNAの選択的スプライシングまたは編集の結果として、あるいは遺伝子の異なるアレル、例えば1つ以上の一塩基多型が異なるアレル(典型的には、こうしたアレルは、参照またはコンセンサス配列に対して、少なくとも95%、96%、97%、98%、99%またはそれより多く同一であろう)の結果として、同じ遺伝子から生じる異なるタンパク質)に関連する実施形態を含むと理解されるであろう。ポリペプチドは、分泌のための、または特定の細胞内区画(例えば核)にターゲティングする配列、および/または翻訳後修飾または分解のためポリペプチドをターゲティングする配列を含んでもよい。特定のポリペプチドは、翻訳後切断、または成熟ポリペプチドになるための他のプロセシングを経る、前駆体として合成されうる。いくつかの場合、こうした切断は、特定の活性化事象に際してのみ起こりうる。適切な場合、本発明は、前駆体ポリペプチドに関連する実施形態、およびポリペプチドの成熟型に関連する実施形態を提供する。
用語「出生前」は、それより以前には、動物が子宮から離れて生存不能である、胎盤性哺乳動物の胚性発生段階を指す。
用語「始原幹細胞」は、集合的に、3つの一次胚葉:内胚葉、中胚葉、および外胚葉すべて、ならびに神経冠の細胞に分化可能な多能性幹細胞を指す。したがって、始原幹細胞の例には、限定されるわけではないが、ヒトまたは非ヒト哺乳動物ES細胞または細胞株、卵割球/桑実胚細胞、ならびにそれに由来するED細胞、iPS、およびEG細胞が含まれるであろう。
用語「精製された」は、天然にまたは元来生成された際に関連している構成要素の大部分から分離されている剤または実体(例えば化合物)を指す。一般的に、こうした精製は、人為的行為を伴う。精製された剤または実体は、部分的に精製されているか、実質的に精製されているか、または純粋でありうる。こうした剤または実体は、例えば、少なくとも50%、60%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、または99%を超えて純粋でありうる。いくつかの実施形態において、核酸またはポリペプチドは、それぞれ、調製中に存在する総核酸またはポリペプチド物質の少なくとも75%、80%、855%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれより多くを構成するように精製されている。純度は、例えば乾燥重量、クロマトグラフィ追跡上のピークサイズ、分子存在量、ゲル上のバンド強度、または分子存在量と相関する任意のシグナルの強度、あるいは任意の当該技術分野に認められる定量法に基づいていてもよい。いくつかの実施形態において、水、緩衝剤、イオン、および/または小分子(例えば前駆体、例えばヌクレオチドまたはアミノ酸)が、精製調製物中に任意選択で存在していてもよい。精製分子は、他の物質(他の細胞性物質)から分離することによって、または所望の純度を達成する方式で産生することによって、調製されてもよい。いくつかの実施形態において、精製分子または組成物は、任意の当該技術分野に認められる精製法を用いて調製される分子または組成物を指す。いくつかの実施形態において、「部分的に精製された」は、細胞によって産生された分子がその細胞内にもはや存在せず、例えば細胞が溶解されており、任意選択で、細胞性物質(例えば細胞壁、細胞膜(複数可)、細胞小器官(複数可))が除去されていることを意味する。
用語「低分子干渉RNA」(siRNA)および「RNA干渉」(RNAi)は、交換可能に用いられ、それ以外は、二本鎖RNA(dsRNA)がdsRNAの鎖に相補性を有する対応するmRNAの配列特異的分解または翻訳抑制を誘発する現象を指す当該技術分野における意味と一致する。dsRNAおよびmRNAの鎖の間の相補性は、100%である必要はなく、遺伝子発現の阻害(「サイレンシング」または「ノックダウン」とも称される)を仲介するために十分であればよいことが認識されるであろう。例えば、相補性の度合いは、鎖が(i)RNA誘導性サイレンシング複合体(RISC)中のmRNAの切断をガイドしうるか;または(ii)mRNAの翻訳抑制を引き起こしうるようなものである。特定の実施形態において、RNAの二本鎖部分は、長さ約30ヌクレオチド未満、例えば長さ17~29ヌクレオチドである。特定の実施形態において、dsRNAの第一鎖は、ターゲットmRNAに少なくとも80%、85%、90%、95%、または100%相補性であり、dsRNAのもう一方の鎖は、第一鎖に少なくとも80%、85%、90%、95%、または100%相補性である。哺乳動物細胞において、RNAiは、細胞内に適切な二本鎖核酸を導入するか、または細胞中で核酸を発現させて、次いでこれが細胞内でプロセシングされてdsRNAを生じることによって、達成されうる。RNAiを仲介可能な核酸は、本明細書において、「RNAi剤」と称される。RNAiを仲介可能な例示的な核酸は、低分子ヘアピンRNA(shRNA)、低分子干渉RNA(siRNA)、およびマイクロRNA前駆体である。これらの用語は周知であり、本明細書において、当該技術分野における意味と一致して用いられる。siRNAは、典型的には、互いにハイブリダイズして二重鎖を形成する2つの別個の核酸鎖を含む。これらは、例えば標準核酸合成技術を用いて、in vitroで合成されうる。siRNAは、典型的には、各鎖中、16~30、例えば16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、または30ヌクレオチド(nt)を有する二本鎖オリゴヌクレオチドであり、ここで、この二本鎖オリゴヌクレオチドは、長さ15~29ヌクレオチドの間の二本鎖部分を含み、鎖のいずれかまたは両方は、例えば長さ1~5ヌクレオチドの間の3'オーバーハングを含んでもよいし、あるいはいずれかまたは両方の端が平滑であってもよい。いくつかの実施形態において、siRNAは、長さ19~25 nt、例えば21~23ヌクレオチドの間の鎖を含み、一方または両方の鎖は、1~2ヌクレオチドの3'オーバーハングを含む。siRNAの二本鎖部分の一方の鎖(「ガイド鎖」または「アンチセンス鎖」と称される)は、mRNA中のターゲット領域に実質的に(例えば少なくとも80%以上、例えば85%、90%、95%、または100%)相補性であり(例えば3、2、1、または0のミスマッチヌクレオチドを有する)、もう一方の二本鎖部分は、第一の二本鎖部分に実質的に相補性である。多くの実施形態において、ガイド鎖は、mRNA中のターゲット領域に100%相補性であり、もう一方のパッセンジャー鎖は、第一の二本鎖部分に100%相補性である(多様な実施形態において、ガイド鎖の3'オーバーハング部分は、存在する場合、ガイド鎖がmRNAにハイブリダイズした際、mRNAに相補的であってもまたは相補的でなくてもよいと理解される)。いくつかの実施形態において、shRNA分子は、ステム-ループを含む核酸分子であり、ここで、二本鎖ステムは長さ16~30ヌクレオチドであり、ループは長さ約1~10ヌクレオチドである。siRNAは、広範囲の修飾ヌクレオシド、ヌクレオチド類似体を含んでもよく、化学的または生物学的に修飾された塩基、修飾主鎖等を含んでもよい。限定なしに、RNAiに有用であると当該技術分野に認識される任意の修飾を用いてもよい。いくつかの修飾は、増加した安定性、細胞取り込み、強度等を生じる。いくつかの修飾は、減少した免疫原性またはクリアランスを生じる。特定の実施形態において、siRNAは、長さ約19~23(例えば19、20、21、22、または23)ヌクレオチドを含み、任意選択で、デオキシリボヌクレオチドで構成されていてもよい長さ1~5ヌクレオチドの1つまたは2つの3'オーバーハングを含む。shRNAは、主に非自己相補性である領域によって分離された2つの相補性部分を含有する単一核酸鎖を含む。相補性部分がハイブリダイズして二重鎖構造を形成し、非自己相補性領域は、二重鎖の一方の鎖の3'端と、他方の鎖の5'端を連結するループを形成する。shRNAは、siRNAを生成する細胞内プロセシングを経る。典型的には、ループは長さ1~8、例えば2~6ヌクレオチドである。
マイクロRNA(miRNA)は、配列特異的方式で遺伝子発現を阻害する、約21~25ヌクレオチド(哺乳動物システムにおいて)の低分子天然存在非コード一本鎖RNAである。これらは、元はより大きな前駆体(プリmiRNA)から生成される、しばしば、不完全な相補性の1つ以上の領域を含む二重鎖を含有する短いヘアピン(長さ約70ヌクレオチド)で構成される特徴的な二次構造を有する前駆体(プレmiRNA)から、細胞内で生成される。天然存在miRNAは、典型的には、そのターゲットmRNAに部分的にしか相補的でなく、しばしば翻訳抑制を通じて作用する。内因性miRNAまたはmiRNA前駆体からモデリングされたRNAi剤は、本発明の特定の実施形態において有用である。例えば、siRNAは、1つの鎖が1つ以上のミスマッチまたはバルジを含み、miRNAおよびそのターゲットmRNAによって生成される二重鎖を模倣して、ターゲットmRNAにハイブリダイズするように設計されてもよい。こうしたsiRNAは、miRNA模倣体またはmiRNA様分子と称されうる。miRNA模倣体は、その構造が、天然存在miRNA前駆体のものを模倣する前駆体核酸によってコードされうる。
特定の実施形態において、RNAi剤は、siRNA(例えば互いにハイブリダイズ可能な2つの別個の鎖として)、shRNA、またはマイクロRNA前駆体の転写のためのテンプレートを含むベクター(例えばプラスミドまたはウイルス)である。典型的には、siRNA、shRNA、またはmiRNA前駆体をコードするテンプレートは、当該技術分野に知られるように、発現制御配列(例えばプロモーター)に機能可能であるように連結される。こうしたベクターを用いて、テンプレートを脊椎動物細胞、例えば哺乳動物細胞に導入してもよく、siRNA、shRNA、またはmiRNA前駆体の一過性または安定発現を生じてもよい。前駆体(shRNAまたはmiRNA前駆体)は、細胞内でプロセシングされて、siRNAまたはmiRNAを生じる。
一般的に、低分子RNAi剤、例えばsiRNAは、化学的に合成されてもよいし、あるいは次いでハイブリダイズする2つの別個の鎖として、または次いでプロセシングされてsiRNAを生じるshRNAとしてのいずれかで、DNAテンプレートからin vitroまたはin vivoで転写されてもよい。しばしば、RNAi剤、特に修飾を含むものは、化学的に合成される。オリゴヌクレオチドの化学合成法は、当該技術分野に周知である。
用語「小分子」は、本明細書で用いられる際、質量約2キロダルトン(KDa)未満の有機分子である。いくつかの実施形態において、小分子は、約1.5 Kda未満、または約1 KDa未満である。いくつかの実施形態において、小分子は、約800ダルトン(Da)、600 Da、500 Da、400 Da、300 Da、200 Da、または100 Da未満である。しばしば、小分子は、少なくとも50 Daの質量を有する。いくつかの実施形態において、小分子は、多数の炭素-炭素結合を含有し、1つ以上のヘテロ原子および/またはタンパク質との構造的相互作用(例えば水素結合)に重要な1つ以上の官能基、例えばアミン、カルボニル、ヒドロキシル、またはカルボキシル基、いくつかの実施形態において、少なくとも2つの官能基を含んでもよい。小分子はしばしば、任意選択で、上記官能基の1つ以上で置換されている、1つ以上の環状炭素または複素環構造、および/または芳香族またはポリ芳香族構造を含む。いくつかの実施形態において、小分子は非ポリマー性である。いくつかの実施形態において、小分子はアミノ酸ではない。いくつかの実施形態において、小分子はヌクレオチドではない。いくつかの実施形態において、小分子は糖ではない。
用語「被験体」は、任意の多細胞動物である。しばしば、被験体は脊椎動物、例えば哺乳動物または鳥類である。例示的な哺乳動物には、例えば、ヒト、非ヒト霊長類、齧歯類(例えばマウス、ラット、ウサギ)、有蹄目(例えばヒツジ、ウシ、ウマ、ヤギ種)、イヌ、およびネコが含まれる。しばしば、被験体は、例えば実験、診断、および/または療法目的のため、化合物を送達しようとする個体、あるいはそこから試料を得るかまたはそれに対して診断法を行う(例えば組織損傷を評価し、かつ/または本発明の化合物の効果を評価するために用いられる試料または方法)個体である。
用語「組織損傷」は、細胞、組織、臓器、または他の身体構造に対する任意の種類の損傷または傷害を指すよう用いられる。該用語は、多様な実施形態において、疾患による変性、身体的外傷または手術による損傷、有害な物質に対する曝露によって引き起こされる損傷、ならびに細胞、組織、臓器、または他の身体構造の構造および/または機能における他の破壊を含む。
用語「組織再生」または「TR」は、喪失、損傷、または変性後の組織、臓器、または他の身体構造、あるいはその部分の少なくとも部分的な再生、置換、回復、または再増殖であって、前記組織再生が本発明に記載される方法がなければ起こらないであろうものを指す。組織再生の例には、組織または臓器が、組織または臓器の正常なサイズ、あるいは傷害または疾患前のそのサイズとほぼ同じとなるような、傷害または疾患臓器のサイズまたは細胞数の増加を伴う、軟骨、骨、筋肉、腱、および靭帯の再増殖を含む切断された指または肢の再増殖、傷害または疾患により失われた骨、軟骨、皮膚、または筋肉の傷がない再増殖が含まれる。組織タイプに応じて、組織再生は、多様な異なる機構、例えばあらかじめ存在する細胞および/または組織の再配置(例えば細胞遊走を通じる)、成体体細胞性幹細胞または他の前駆細胞の分裂およびその子孫の少なくともいくつかの分化、および/または細胞の脱分化、分化転換、および/または増殖を通じて起こりうる。
用語「TR活性化剤遺伝子」は、胎児および成体細胞での発現の欠如がTRを促進するが、発生の胚性期での発現がTRを促進する遺伝子を指す。
用語「TR阻害剤遺伝子」は、胎児および成体動物における発現がTRを阻害する遺伝子を指す。
被験体に関する用語「治療する」、「治療すること」、「療法」、「療法的」および類似の用語は、被験体の医学的および/または外科的管理を提供することを指す。治療には、限定されるわけではないが、被験体への化合物または組成物(例えば医薬組成物)の投与が含まれうる。本発明記載の被験体の治療は、典型的には、例えば組織損傷に苦しむかまたは組織損傷に苦しむと予期される被験体(例えば手術を経るであろう被験体)において、再生を促進する努力の中で行われる。治療効果には、一般的に、再生増加、瘢痕減少、および/または組織損傷後の構造的または機能的転帰の改善(治療の非存在下の転帰と比較して)が含まれてもよく、かつ/または変性性疾患の重症度または進行の逆転または減少が含まれてもよい。
用語「変異体」は、特定のポリペプチドに適用された際、1つ以上のアミノ酸改変、例えば付加(複数可)、欠失(複数可)、および/または置換(複数可)によってこうしたポリペプチド(ときに「元来のポリペプチド」と称される)とは異なるポリペプチドを指す。ときに、元来のポリペプチドは、天然存在ポリペプチド(例えばヒトまたは非ヒト動物由来)またはこれと同一のポリペプチドである。変異体は、天然存在であってもよいし、あるいは例えば組換えDNA技術または化学合成を用いて生成されてもよい。付加は、ポリペプチド内の挿入、あるいはNまたはC末端での付加であってもよい。いくつかの実施形態において、置換、欠失、または付加されるアミノ酸数は、例えば、約1~30、例えば、約1~20、例えば、約1~10、例えば、約1~5、例えば、1、2、3、4、または5でありうる。いくつかの実施形態において、変異体は、その配列が、元来のポリペプチドの配列に、少なくとも50アミノ酸、少なくとも100アミノ酸、少なくとも150アミノ酸、またはそれより多く、最大で元来のポリペプチドの全長までに渡って、相同である(が、元来のポリペプチドに配列が同一ではない)ポリペプチドを含み、例えば、変異体ポリペプチドの配列は、元来のポリペプチドの配列に、少なくとも50アミノ酸、少なくとも100アミノ酸、少なくとも150アミノ酸、またはそれより多く、最大で元来のポリペプチドの全長までに渡って、少なくとも50%、60%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも同一である。いくつかの実施形態において、変異体は、元来のポリペプチドの長さの少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%に渡って、少なくとも50%、60%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%またはそれより多く同一であるポリペプチドを含む。いくつかの実施形態において、変異体は、少なくとも1つの機能または構造ドメイン、例えばNational Center for Biotechnology Information (www.ncbi.nih.gov)のConserved Domain Database (CDD)におけるように同定されたドメイン、例えばNCBI監督ドメインを含む。
いくつかの実施形態において、変異体または断片の1つ、1つより多く、またはすべての生物学的機能または活性は、元来の分子の対応する生物学的機能または活性のものに実質的に類似である。いくつかの実施形態において、機能的変異体は、元来のポリペプチドの活性の少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれより多く、例えばほぼ同等の活性を保持する。いくつかの実施形態において、変異体の活性は、最大、元来の分子の活性のおよそ100%、およそ125%、またはおよそ150%である。他の限定されない実施形態において、変異体または断片の活性は、特定の効果を生じるために必要な変異体の量または濃度が、その効果を生じるために必要な元来の分子の量または濃度の0.5~5倍以内であれば、元来の分子の活性と実質的に類似と見なされる。
いくつかの実施形態において、変異体におけるアミノ酸「置換」は、類似の構造および/または化学特性を有する別のアミノ酸で1つのアミノ酸を置換する、すなわち保存的アミノ酸置換の結果である。「保存的」アミノ酸置換は、関与する残基の側鎖サイズ、極性、電荷、溶解度、疎水性、親水性、および/または両親媒性などの多様な特性いずれかの類似性に基づいて行われうる。例えば、非極性(疎水性)アミノ酸には、アラニン、ロイシン、イソロイシン、バリン、グリシン、プロリン、フェニルアラニン、トリプトファンおよびメチオニンが含まれる。極性(親水性)中性アミノ酸には、セリン、スレオニン、システイン、チロシン、アスパラギン、およびグルタミンが含まれる。正荷電(塩基性)アミノ酸には、アルギニン、リジンおよびヒスチジンが含まれる。負荷電(酸性)アミノ酸には、アスパラギン酸およびグルタミン酸が含まれる。特定の基の内部で、特定の置換、例えばイソロイシンによるロイシン(またはその逆)、スレオニンによるセリン(またはその逆)、またはグリシンによるアラニン(またはその逆)の置換が特に関心が持たれうる。もちろん、非保存的置換もまた、しばしば、機能保持と適合する。いくつかの実施形態において、置換または欠失は、活性に重要なアミノ酸を改変または欠失しない。挿入または欠失は、約1~20アミノ酸、例えば1~10アミノ酸のサイズ範囲でありうる。いくつかの例において、機能に実質的に影響を及ぼすことなく、より大きなドメインが除去されうる。本発明の特定の実施形態において、変異体の配列は、天然存在酵素の配列に対して、総数5、10、15、または20アミノ酸以下の付加、欠失、または置換を行うことによって得られうる。いくつかの実施形態において、ポリペプチド中のアミノ酸の1%、5%、10%、または20%以下が、元来のポリペプチドに比較して、挿入、欠失、または置換である。関心対象の活性を除去するかまたは実質的に減少させることなく、どのアミノ酸残基が置換、付加、または欠失されうるかを決定する指針は、特定のポリペプチドの配列を相同ポリペプチド(例えば他の生物由来)のものと比較し、高い相同性の領域(保存領域)で行われるアミノ酸配列変化の数を最小限にすることによって、あるいは多様な種間で保存されるアミノ酸残基は、保存されないアミノ酸よりも活性に関して重要である可能性がより高いため、アミノ酸を相同配列中に見られるもので置換することによって、得られうる。
いくつかの実施形態において、ポリペプチドの変異体は、異種ポリペプチド部分を含む。異種部分は、しばしば、元来のポリペプチドには存在しないまたは元来のポリペプチドに相同でない配列を有する。異種部分は、例えば長さ5~約5,000アミノ酸、またはそれより長くてもよい。しばしば、この部分は、長さ5~約1,000アミノ酸の間である。いくつかの実施形態において、異種部分は、異なるポリペプチドで見られる配列、例えば機能性ドメインを含む。いくつかの実施形態において、異種部分は、ポリペプチドを精製し、発現し、可溶化し、かつ/または検出するために有用な配列を含む。いくつかの実施形態において、異種部分は、ポリペプチド「タグ」、例えばアフィニティタグまたはエピトープタグを含む。例えば、タグは、アフィニティタグ(例えばHA、TAP、Myc、6xHis、Flag、GST)、蛍光または発光タンパク質(例えばEGFP、ECFP、EYFP、Cerulean、DsRed、mCherry)、可溶性増進タグ(例えばSUMOタグ、NUS Aタグ、SNUTタグ、またはバクテリオファージT7のOcrタンパク質の単量体性突然変異体)であってもよい。例えば、Esposito D and Chatterjee D K. Curr Opin Biotechnol.; 17(4):353-8 (2006)を参照されたい。いくつかの実施形態において、タグは、多数の機能を提供しうる。タグは、しばしば、比較的小さく、例えば長さ数アミノ酸から最大100アミノ酸である。いくつかの実施形態において、タグは、長さ100アミノ酸より大きく、例えば最大長さ約500アミノ酸であるか、またはそれより長い。いくつかの実施形態において、ポリペプチドは、NまたはC末端に、例えばNまたはC末端融合体として位置するタグを有する。ポリペプチドは、多数のタグを含んでもよい。いくつかの実施形態において、6 x HisおよびNUSタグが、例えばN末端に存在する。いくつかの実施形態において、タグは切断可能であり、したがって、例えばプロテアーゼによってポリペプチドから除去されうる。いくつかの実施形態において、これは、元来のポリペプチドおよびタグに相同な部分をコードする配列間に、プロテアーゼ切断部位をコードする配列を含むことによって達成される。例示的なプロテアーゼには、例えばトロンビン、TEVプロテアーゼ、Xa因子、PreScissionプロテアーゼ等が含まれる。いくつかの実施形態において、「自己切断」タグを用いる。例えばPCT/US05/05763を参照されたい。タグをコードする配列は、ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドに関して、5'または3'(または両方)に位置してもよい。いくつかの実施形態において、タグまたは他の異種配列は、ポリペプチドリンカーによって、ポリペプチドの残りから分離される。例えば、リンカーは、短いポリペプチド(例えば15~25アミノ酸)であってもよい。しばしば、リンカーは、セリン、グリシン、および/またはアラニンなどの低分子アミノ酸残基で構成される。異種ドメインは、膜貫通ドメイン、分泌シグナルドメイン等を含んでもよい。
本発明の特定の実施形態において、断片または変異体は、存在するならば任意選択で異種部分を除いて、その3次元構造(実際のまたは予測される構造のいずれか)を元来のポリペプチドの構造に重ねた際、重複体積が、元来のポリペプチドの構造の総体積の少なくとも70%、好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも90%であるように、元来のポリペプチドと十分な構造類似性を所持する。断片または変異体の部分的または完全3次元構造は、タンパク質の結晶化によって決定可能であり、これは標準法を用いて実行可能である。あるいは、やはり標準的方法を用いて、NMR溶液構造を生成してもよい。MODELER(Sali, A. and Blundell, T L, J. Mol. Biol., 234, 779-815, 1993)などのモデリングプログラムまたは任意の他のモデリングプログラムを用いて、予期される構造を生成してもよい。関連ポリペプチドの構造または予期される構造が入手可能である場合、モデルはその構造に基づいてもよい。プログラムのPROSPECT-PSPPパッケージソフトを用いてもよい(Guo, J T, et al., Nucleic Acids Res. 32 (Web Server issue):W522-5, Jul. 1, 2004)。本発明の実施形態が、ポリペプチド変異体に関連する場合、変異体をコードするポリヌクレオチドが提供されると理解されるであろう。
用語「ベクター」は、本明細書では例えば細胞内への核酸分子のトランスファー、輸送等の進入を仲介可能な核酸またはウイルスまたはその一部(例えばウイルスカプシドまたはゲノム)を指すよう用いられる。ベクターが核酸である場合、トランスファーされる核酸分子は、ベクター核酸分子に一般的に連結される、例えばその中に挿入される。核酸ベクターには、自律複製を導く配列(例えば複製起点)が含まれてもよいし、または核酸の一部またはすべての宿主細胞DNAへの組込みを可能にするために十分な配列を含んでもよい。有用な核酸ベクターには、例えば、DNAまたはRNAプラスミド、コスミド、および天然存在または修飾ウイルスゲノムまたはその一部あるいはウイルスカプシド内にパッケージング可能な核酸(DNAまたはRNA)が含まれる。プラスミドベクターには、典型的には、複製起点および1つ以上の選択可能マーカーが含まれる。プラスミドには、ウイルスゲノムの一部またはすべて(例えばウイルスプロモーター、エンハンサー、プロセシングまたはパッケージングシグナル等)が含まれてもよい。核酸分子を細胞内に導入するために使用可能なウイルスまたはその一部は、ウイルスベクターと称される。有用なウイルスベクターには、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、レトロウイルス、レンチウイルス、ワクシニアウイルスおよび他のポックスウイルス、ヘルペスウイルス(例えば単純ヘルペスウイルス)、およびその他が含まれる。ウイルスベクターは、宿主内に導入された際に感染性ウイルスを産生するための十分なウイルスゲノム情報を含んでもまたは含まなくてもよく、すなわちウイルスベクターは、複製不全であってもよく、療法使用のためには、こうした複製不全ウイルスが好ましい可能性もある。十分な情報がない場合、これは、必ずしもではないが、宿主細胞によって、または細胞内に導入される別のベクターによって供給されてもよい。トランスファーしようとする核酸は、天然存在または修飾ウイルスゲノムまたはその一部内に取り込まれてもよいし、あるいは、別個の核酸分子として、ウイルスまたはウイルスカプシド内に存在してもよい。ウイルスゲノムの一部またはすべてを含む特定のプラスミドベクターは、典型的には、ウイルスカプシドにパッケージング可能である核酸の転写を導くために十分な、および/または宿主細胞ゲノム内に組み込まれうる核酸を生じさせ、かつ/または感染性ウイルスを生じさせるために十分な、ウイルス遺伝子情報を含み、当該技術分野において、やはりときにウイルスベクターと称される。ベクターは、ベクターで形質転換されるかまたはトランスフェクションされている、あるいはされていない細胞を同定し、かつ/または選択する際に使用するために適したマーカーをコードする1つ以上の核酸を含んでもよい。マーカーには、例えば、抗生物質への耐性または感受性のいずれかを増加させるかまたは減少させるタンパク質(例えばピューロマイシン、ハイグロマイシンまたはブラスチシジンなどの抗生物質に対する耐性を与えるタンパク質をコードする抗生物質耐性遺伝子)または他の化合物、その活性が当該技術分野に知られるアッセイによって検出可能である酵素(例えばベータ・ガラクトシダーゼまたはアルカリホスファターゼ)、および形質転換またはトランスフェクション細胞の表現型に検出可能に影響を及ぼすタンパク質またはRNA(例えば蛍光タンパク質)が含まれる。発現ベクターは、機能可能であるように連結された核酸の転写を導くために十分な、制御配列(複数可)、例えば発現調節配列、例えばプロモーターを含むベクターである。制御配列にはまた、エンハンサー配列または上流活性化剤配列も含まれてもよい。ベクターには、任意選択で、5'リーダーまたはシグナル配列が含まれてもよい。ベクターには、任意選択で、切断および/またはポリアデニル化シグナル、および/または3'非翻訳領域が含まれてもよい。ベクターにはしばしば、発現しようとする核酸のベクター内への導入を容易にするため、1つ以上の適切に配置された制限酵素部位が含まれる。発現ベクターは、発現のための十分なシス作用性要素を含み;発現に必要であるかまたは有用である他の要素が、宿主細胞またはin vitro発現系によって供給されてもよい。
核酸分子を細胞内に導入するために、多様な技術を使用してもよい。こうした技術には、リン酸カルシウム、陽イオン脂質、陽イオン性ポリマーなどの化合物を用いた化学物質促進性トランスフェクション、リポソーム仲介性トランスフェクション、非化学的方法、例えばエレクトロポレーション、微粒子銃、またはマイクロインジェクション、および関心対象の核酸を含有するウイルスへの感染(ときに「形質導入」と称される)が含まれる。ベクターを取り込み、典型的には核酸を発現している細胞の同定および/または選択のために、マーカーを用いてもよい。適切な培地中で細胞を培養し、こうした細胞を選択し、任意選択で安定細胞株を確立してもよい。
本明細書で用いられる際、用語「ワクチン」は、投与に際して、病原体または疾患細胞、(例えば癌細胞)を認識し、攻撃する、免疫反応、特に細胞性免疫反応を誘導する、医薬調製物(医薬組成物)または製品を指す。ワクチンは、疾患の防止または治療に用いられうる。用語「個別化癌ワクチン」は、特定の癌患者に関し、癌ワクチンが、個々の癌患者の必要性または特殊な環境に適応されることを意味する。
本発明がより詳細に記載される前に、本発明が記載される特定の実施形態に限定されず、こうしたものとして、もちろん多様でありうることが理解されなければならない。また、本明細書で用いられる用語が、特定の実施形態を記載する目的のみのためであり、本発明の範囲は、付随する請求項によってのみ限定されるため、限定を意図されないことも理解されなければならない。
値の範囲が提供される場合、文脈が明らかに別に示さない限り、下限単位の1/10までの介在する値各々、範囲の上限および下限の間、ならびに言及される範囲中の任意の他の言及されるまたは介在する値が、本発明に含まれることが理解される。これらのより小さい範囲の上限および下限は、より小さい範囲に独立に含まれてもよく、言及される範囲の任意の特に排除される限界に依存して、やはり本発明に含まれる。言及される範囲が、限界の一方または両方を含む場合、これらの含まれる限界のいずれかまたは両方を排除した範囲もまた、本発明に含まれる。
クラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の遺伝子
本発明は、クラスター型プロトカドヘリン遺伝子座(CPL)の遺伝子に関する。該遺伝子座は、α、β、およびγと称される遺伝子の3つのクラスターで構成される。αクラスターには、アイソフォームPCDHA1、PCDHA2、PCDHA3、PCDHA4、PCDHA5、PCDHA6、PCDHA7、PCDHA8、PCDHA9、PCDHA10、PCDHA11、PCDHA12、PCDHA13、PCDHAC1、およびPCDHAC2が含まれる。βクラスターには、遺伝子PCDHB1、PCDHB2、PCDHB3、PCDHB4、PCDHB5、PCDHB6、PCDHB7、PCDHB8、PCDHB9、PCDHB10、PCDHB11、PCDHB12、PCDHB13、PCDHB14、PCDHB15、PCDHB17P、およびPCDHB18Pが含まれる。γクラスターには、CPLアイソフォームPCDHGA1、PCDHGA2、PCDHGA3、PCDHGA4、PCDHGA5、PCDHGA6、PCDHGA7、PCDHGA8、PCDHGA9、PCDHGA10、PCDHGA11、PCDHGA12、PCDHGB1、PCDHGB2、PCDHGB3、PCDHGB4、PCDHGB5、PCDHGB6、PCDHGB7、PCDHGB8P、PCDHGC3、PCDHGC4、およびPCDHGC5が含まれる。本発明者らは、以前、CPLの特定のメンバーが大部分の体細胞タイプの胚性(胎児前)細胞で示差的に発現され、他のメンバーが、同様に予期せぬほど多数の体細胞タイプで、発生の胎児および成体段階で発現されることを開示した(各々、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、PCT特許出願第PCT/US2014/040601号および第PCT/US2017/036452号を参照されたい)。本発明者らは、したがって、本明細書において、CPLアイソフォームが、発生の胚性段階中の特定の細胞間接着および臓器形成において、非常に重要な役割を果たし、アイソフォームの正確な組み合わせは、特定の分化細胞タイプに依存し、かつ発現の胎児および成体パターンへの遷移は、その組織における再生潜在能力の胚後の阻害を反映することを提唱する。本発明者らはさらに、同様に多様で、驚くほど多数の癌タイプの癌が、CPL発現の胚性パターンに復帰するが、前記癌細胞は二相性であり、CPLアイソフォーム発現の成体および胚性パターンの間でシフトしうることを解説する。さらに、本発明は、生じる異型遺伝子性は、腫瘍内の多様な特性を導くことを解説する。CPLアイソフォーム発現の胚性パターンは、細胞・細胞凝集を導き、迅速な増殖、好気性解糖増加、および放射療法または化学療法に曝露された際などのアポトーシスに対する感受性と関連する。CPLアイソフォーム発現の成体パターンは、細胞・細胞凝集の喪失を導き、上皮-間葉転換ではなく、より遅い速度の増殖、酸化性リン酸化の増加、および放射療法または化学療法に曝露された際などのアポトーシスに対する相対的な非感受性と関連する。後者の細胞は、しばしば、上皮-間葉遷移(EMT)を経ている癌細胞または癌幹細胞(CSC)と称される。したがって、本発明は、CSCは、他の癌細胞よりもより分化していないのではなく、まったくその逆で、より成熟しており、成体様であるという逆の原則を解説する。さらに、本発明は、CPLアイソフォーム発現の成体状態から胚性発現への遷移は、癌の病因形成の初期に起こりうることを提供する。限定されない例として、胚性アイソフォーム発現は、腺癌への進行が起こる前に、腸アデノーマで起こりうる。これは、本明細書開示の多様な細胞および癌タイプのすべてにおいて、発癌の初期段階を検出する手段、ならびに療法効果のため、前記細胞をターゲティングする手段を提供する。
さらに、本発明者らは、ラミンA/C(LMNA)に比較してラミンB1(LMNB1)の発現の比較的高い比が、CPLのクロマチンを構成し、CPLアイソフォームCGIの過剰メチル化、ならびに胚性細胞で比較的に高発現されているPCDHGB4およびPCDHGB6を例外として、αおよびβクラスターのメンバーの活性化およびγ遺伝子座のメンバーの抑制によって特徴づけられるCPLアイソフォーム発現の胚性パターンを導く。対照的に、LMNB1に比較して遺伝子LMNAの発現の比較的高い比が、CPLのクロマチンを構成し、CPLアイソフォームCGIのメチル化減少、ならびに胚性細胞で比較的高発現されているPCDHGB4およびPCDHGB6を例外として、αおよびβクラスターのメンバーの発現の阻害およびγ遺伝子座のメンバーの発現増加によって特徴づけられるCPLアイソフォーム発現の成体パターンを導く。
αおよびβ CPLアイソフォーム、PCDHGB4、およびPCDHGB6の上方制御、ならびにγアイソフォームの下方制御(PCDHGB4およびPCDHGB6を例外とする)は、LMNB1/LMNA発現比の上方制御によって達成されうる。これは、次に、LMNAの発現阻害を伴うまたは伴わないLMNB1の発現の外因性誘導、あるいはLMNB1の発現誘導を伴うまたは伴わないLMNAの阻害によって有効に達成されうる。この改変された遺伝子発現は、発現のRNAまたはDNA仲介性誘導、あるいは本明細書記載の方法を用いたsiRNAによって達成されうる。
いくつかの実施形態において、LMNAおよび/またはLMNB1の発現は、トランスフェクションによる細胞内への外因性ヌクレオチドRNAおよび/またはDNAの導入によって阻害される。トランスフェクションは、リポフェクタミンまたは同等の脂質トランスフェクション試薬を用いて行われてもよい。外因性ヌクレオチド(例えばRNAおよび/またはDNA)の細胞内への導入後、RNA、例えばsiRNAは、本明細書に記載されるようなターゲット遺伝子の発現を阻害する。遺伝子発現を改変する他の方法には、ターゲット遺伝子(例えばLMNA/LMNB1)に対して向けられる、クラスター化して規則的な配置の短い回文配列リピート(CRISPR)/Cas9が含まれうる。例えばtracrRNAおよびcrRNAまたは一本鎖ガイドRNA(siRNA)が構築され、関心対象の遺伝子(例えばLMNA/LMNB1)にCas9をターゲティングする。Cas9またはdead-Cas9酵素は、ターゲット遺伝子からの発現を阻害しうる。Cas9およびガイドRNAは、細胞内への発現構築物の形質導入によって、細胞内に導入されうる。
細胞の再生および癌表現型を制御することに加えて、CPLアイソフォームのガンマファミリーのいくつかのメンバーは、細胞加齢およびin vivoの組織加齢において役割を果たす。例えば、本発明者らは、本明細書において、胚性(胎児前)細胞に比較して、成体細胞では遺伝子PCDHGC3が上方制御されており、in vitroで老化するまで培養された細胞では、さらに、3~5倍上方制御されることを開示する。PCDHGC3遺伝子のプロモーターは、成体細胞に比較して、胚性および癌細胞で比較的メチル化されており、老化細胞ではさらに脱メチル化されている。したがって、遺伝子発現の下方制御または細胞および組織へのRNAiの導入は、成体組織において、組織再生を誘導可能である。さらに、PCDHGC3の発現を上方制御するか、あるいはPCDHGB3遺伝子にコードされるRNAまたはタンパク質を癌細胞に導入すると、癌成熟を誘導し、癌細胞の増殖率を減少させうる。
したがって、これらの予期されぬ結果は、以下に記載するように、新規診断ならびに療法組成物および方法を提供する。
診断適用
癌におけるCPLアイソフォームの改変された発現の同定は、ターゲティング化除去のため、in vivoの癌細胞の診断および検出に利用されうる。診断の場合、胎児または成体における胚性CPLアイソフォーム発現の存在は、細胞が、比較的迅速に増殖し、放射療法または化学療法に感受性である、悪性に向って進行している細胞または完全な悪性細胞の可能性を示す。対照的に、CPLアイソフォーム発現の胎児または成体パターンを発現している癌細胞の検出は、EMTを経ており、放射療法または化学療法に比較的耐性であり、転移する傾向がある細胞を同定する。細胞の胚性対胎児-成体状態の検出は、胚性高メチル化DMRの検出を通じて(その全体が参照により本明細書に組み込まれる、PCT特許出願第PCT/US2020/047707号を参照されたい)、または本明細書に記載されるような胚性CPLアイソフォームに関して転写されたRNAを検出することによって、または蛍光活性化細胞ソーティング(FACS)、ビオチン標識検出抗体、または細胞表面抗原を検出するための同等の方法を通じて、CPLアイソフォーム細胞外抗原を検出することによって、達成されうる。
in vivoで安全に発現の胚性CPLアイソフォームパターンを検出可能な試薬は、リアルタイムで癌を検出する際に有用であり、ここで、リガンドが循環、局所注射または局部適用を通じて組織に導入され、前記リガンドは、蛍光などで直接光を放出可能であり、外科医が、破壊または除去するための前癌性または癌性細胞の位置を正確に定めることを可能にする。その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第9451881号に記載される方法。
療法適用
本発明の解説、特に、中枢神経系外部の多様な体細胞性胚細胞が、CPLアイソフォームの胚性パターンを発現するという新規洞察、およびまた多様な細胞タイプの癌細胞がCPLアイソフォーム発現の胚性パターンにしばしば復帰しているが、前記癌細胞は、一般的に上皮-間葉遷移(不適切に、「癌幹細胞」とも称される)と呼ばれるCPLアイソフォーム発現の成体パターンに復帰しうるという洞察は、多くの療法戦略を可能にする。
CPLアイソフォームを用いた、誘導性組織再生(iTR)および癌幹細胞の誘導性老化(is-CSC)
本発明者らは以前、誘導性組織再生(iTR)および誘導性癌成熟(iCM)を誘導するため、PCDHB2およびPCDHB17(その全体が参照により本明細書に組み込まれる、PCT特許出願第PCT/US2014/040601号を参照されたい)、ならびにPCDHA2、PCDHA4、PCDHA5、PCDHA10、PCDHA11、PCDHAC1、PCDHB2、PCDHB5、PCDHB9、PCDHB10、PCDHB14、PCDHB16、PCDHGB3、PCDHGB4、PCDHGB6、PCDHGA6、PCDHGA7、PCDHGA9、PCDHGA10、およびPCDHGA12(その全体が参照により本明細書に組み込まれる、PCT特許出願第PCT/US2017/036452号を参照されたい)の使用を開示し、本明細書において、本発明者らは、CPLアイソフォームをターゲティングする手段によって、傷がない再生(iTR)または癌幹細胞の誘導性老化細胞除去(iS-CSC)を促進する状態に、多様な成体細胞タイプをリプログラミングする改善法を提供する。
図7に示されるように、CPL遺伝子座は、予期せぬことに、異常に緊密に制御されたクロマチン中に封入されており、胚性細胞におけるラミンB1との会合、ならびに多様な体細胞タイプの胎児および成体細胞におけるラミンAの増加した量を反映する。この領域は、セントロメア近傍またはテロメア近傍DNAにおけるようなヘテロクロマチンに特徴的な非常に高レベルのH3K9me3およびH4K20me3ヒストン修飾を有する。リプログラミング因子、さらにパイオニア因子、例えば遺伝子SOX2、OCT4、KLF4、およびNANOGによってコードされるものは、したがって、成体細胞において、胚性CPLアイソフォーム発現をリプログラミングするには不十分である。したがって、iTRおよび/またはiS-SCSの改善法は、同時に、または別個のタイミングで、好ましくは工程1が最初に起こるように実行されうる2つの工程を利用する。第一の工程において、H3K9me3ヘテロクロマチンが、H3K9me3メチル化に関与する1つ以上のメチルトランスフェラーゼ;すなわち、遺伝子SUV39H1、SUV39H2、およびSETDB1にコードされるものの阻害を通じて弛緩する。これらの遺伝子産物の活性の減少は、当該技術分野に知られる方法、例えばSUV39H1転写物、または好ましくは、SUV39H1、SUV39H2、およびSETDB1転写物をターゲティングするsiRNAの使用によって、容易に達成されうる。あるいは、またはさらに、酵素の低分子阻害剤、例えばSUV39H1阻害剤ケトシン、SUV39H2阻害剤OTS186935塩酸塩、およびSETDB1阻害剤ミトラマイシンA、「EC-8042」としても知られるデミカロシル-3D-β-D-ジギトキソシル-ミトラマイシンSK(DIG-MSK)、ストレプトニグリンおよびエメチンを用いてもよい。
第二の工程において、ターゲット正常成体またはCPLアイソフォーム発現の成体パターンを持つ癌細胞を、他の条件では、細胞を多能性にリプログラミング可能である因子に一過性に曝露する。こうした因子には、十分な期間、細胞と反応することが許されれば、多能性を誘導可能であるが、より短い時間ではiTRを引き起こしうる、RNAを直接または遺伝子発現ベクターを通じて細胞内に導入する構築物が含まれることも可能である。遺伝子発現ベクターは、当該技術分野に知られ、これには、限定されるわけではないが、直鎖ポリヌクレオチド、イオン性または両親媒性化合物と会合しているポリヌクレオチド、プラスミド、およびウイルスベクターが含まれる。遺伝子発現ベクターを細胞内に導入する方法は、当該技術分野に知られる。例えば、リポフェクタミンまたは同等の試薬を用いたトランスフェクションを用いてもよい。好ましくは、RNAは多能性にリプログラミングするために必要なRNAのすべてを含まず、その代わり、LIN28AまたはLIN28Bのみを含み、任意選択で、テロメラーゼの触媒性構成要素(TERT)のRNAなど、テロメア長を増加させる剤を伴う。最も好ましくは、iTRを誘導する剤は、LIN28AまたはLIN28Bにコードされるタンパク質、例えばGFERによって誘導され、これは、任意選択で、TERTをコードするRNAまたは遺伝子などのテロメア長を増加させる剤と組み合わされ、かつ/またはiTRに重要な本明細書開示の因子、例えば0.05~5mMバルプロ酸、好ましくは0.5 mMバルプロ酸、1~100 ng/mL AMH、好ましくは10 ng/mL AMH、および2~200 ng/mL GFER、好ましくは20 ng/mLと組み合わされる。in vivoで投与される際、こうした因子は、徐放性ヒドロゲルマトリックス、例えば化学的に修飾され、架橋されたヒアルロン酸およびコラーゲンで構成されるもの、例えばHyStemマトリックス中で投与される。
より好ましくは、因子は、体細胞タイプにおいて、多能性を誘導する他の条件において可能な剤より選択される。こうした剤には、個々にまたは組み合わされた以下の剤が含まれる:単独のおよび組み合わされた遺伝子OCT4、SOX2、KLF4、NANOG、ESRRB、NR5A2、CEBPA、MYC、TERT、LIN28AおよびLIN28B。限定されない例は、1~2週間、因子LIN28B、OCT4、SOX2、NANOG、およびTERT、あるいはKLF4、OCT4、SOX2、およびTERTの組み合わせを、正常hES細胞のものに匹敵するレベルで、一過性に発現するAAVベクターによる一過性発現である。前記因子にはまた、低分子化合物、例えば以下の化合物の組み合わせが含まれる:限定されるわけではないが、CHIR99021を含むグリコーゲンシンターゼ3(GSK3)の阻害剤;限定されるわけではないが、SB431542、A-83-01、およびE616452を含むTGF-ベータシグナル伝達阻害剤;限定されるわけではないが:バルプロ酸、フェニルブチレート、およびn-ブチレートを含む限定されるわけではないが脂肪酸化合物を含む、HDAC阻害剤;トラポキシンBおよびデプシペプチドを含む環状テトラペプチド;トリコスタチンA、ボリノスタット(SAHA)、ベリノスタット(PXD101)、LAQ824、パノビノスタット(LBH589)、およびベンズアミドエンチノスタット(MS-275)、CI994、モセチノスタット(MGCD0103)などのヒドロキサム酸;サーチュイン阻害剤ニコチノミド、NADの多様な誘導体、ジヒドロクマリン、ナフトピラノン、および2-ヒドロキシナフトアルデヒドを含む、クラスI(HDAC1、HDAC2、HDAC3、およびHDAC8)、IIA(HDAC4、HDAC5、HDAC7、およびHDAC9)、IIB(HDAC6 およびHDAC10)、III(SIRT1、SIRT2、SIRT3、SIRT4、SIRT5、SIRT6、またはSIRT7)、またはIV(HDAC11)デアセチラーゼを特異的にターゲティングするもの;限定されるわけではないが、パルネートを含む、H3K4/9ヒストンデメチラーゼLSD1の阻害剤;限定されるわけではないが、EPZ004777を含むDot1Lの阻害剤;限定されるわけではないが、Bix01294を含むG9aの阻害剤;限定されるわけではないが、DZNep を含むEZH2の阻害剤;限定されるわけではないが、RG108を含むDNAメチルトランスフェラーゼの阻害剤;5-アザ-2'デオキシシチジン(商標名Vidaza およびAzadine);DNAメチル化を阻害し、脱メチル化の第一段階である5hmCを増加させるTet1を増加させうるビタミンC;限定されるわけではないが、PS48を含む3’ホスホイノシチド依存性キナーゼ1のお;限定されるわけではないが、ケルセチンおよびフルクトース2,6-二リン酸(ホスホフルクトキナーゼ1の活性化剤)を含む解糖の促進剤;限定されるわけではないが、ケルセチンを含む、HIF1転写複合体の活性を促進する剤;限定されるわけではないが、AM580、CD437、およびTTNPBを含む、RARアゴニスト;限定されるわけではないが、レスベラトロールを含む、低酸素を模倣する剤;限定されるわけではないが、テロメラーゼの触媒構成要素(TERT)の外因性発現を含む、テロメラーゼ活性を増加させる剤、限定されるわけではないが、リチウムを含む、H3K4特異的ヒストンデメチラーゼであるLSD1の下方制御を通じて、エピジェネティック修飾を促進する剤;または限定されるわけではないが、PD032590を含むMAPK/ERK経路の阻害剤。こうした化合物を、多様な組み合わせ、濃度、および異なる期間、投与して、全体的なiTRのマーカーを用いて、例えば、COX7A1またはNAALADL1、あるいは本明細書に記載されるようなiTRの他の阻害剤の発現減少に関してアッセイし、かつ/またはPCDHB2またはAMH、あるいは本明細書に記載されるようなiTRの他の活性化剤の発現増加に関してアッセイすることによって、in vitroで培養される細胞に対する、あるいはin vivoの傷害または疾患組織における、あるいはin vivoの動物の寿命を調節する際の、iTRの効果を最適化してもよい。
スクリーン、レポーター分子、細胞、および膜
一般的に、本発明のレポーター分子に有用な検出可能部分には、検出可能な蛍光、化学発光、または生物発光シグナルを生じるかまたは消光する、光放出または光吸収化合物が含まれる。いくつかの実施形態において、CPLアイソフォーム遺伝子の活性化または他のアイソフォーム遺伝子の阻害は、液体培地への検出可能な部分の放出を引き起こし、培地(またはその試料)中に存在する放出された検出可能部分によって生じるまたは消光されるシグナルを検出する。いくつかの実施形態において、生じるシグナルは、検出可能部分の特性の改変を引き起こし、こうした改変を、例えば光学シグナルとして検出してもよい。例えば、シグナルは、検出可能部分による電磁放射(例えばスペクトルの赤外、可視またはUV部分内の波長を有する放射線)の放出または吸収を改変しうる。いくつかの実施形態において、レポーター分子は、蛍光または発光部分を含み、第二の分子が蛍光または発光部分を消光するクエンチャーとして作用する。こうした改変は、当該技術分野に知られる装置および方法を用いて検出されうる。
本発明の多くの実施形態において、レポーター分子は、細胞によって発現可能な遺伝子コード可能分子であり、検出可能部分は、例えば検出可能ポリペプチドを含む。したがって、いくつかの実施形態において、レポーター分子は、緑色、青色、サファイヤ、黄色、赤色、橙色およびシアン蛍光タンパク質およびその誘導体(例えば増進GFP)などの蛍光ポリペプチドを含むポリペプチド;単量体赤色蛍光タンパク質およびその誘導体、例えば「mFruits」として知られるもの、例えばmCherry、mStrawberry、mTomato等、および発光タンパク質、例えばエクオリンである(いくつかの実施形態において、蛍光または発光は、1つ以上のさらなる分子、例えばイオン、例えばカルシウムイオンおよび/または補欠分子族、例えばセレンテラジンの存在下で起こることが理解されるであろう)。いくつかの実施形態において、検出可能部分は、物質に作用して、蛍光、発光、着色、または別の方式で検出可能な産物を生じる酵素を含む。検出可能部分として働きうる酵素の例には、ルシフェラーゼ;ベータ-ガラクトシダーゼ;ホースラディッシュ・ペルオキシダーゼ;アルカリホスファターゼ等が含まれる(酵素は、反応産物を検出することによって検出されることが認識されるであろう)。いくつかの実施形態において、検出可能部分は、第二の剤、例えば標識(例えば蛍光標識)抗体を用いて容易に検出されうるポリペプチドタグを含む。例えば、HA、Myc、または多様な他のペプチドタグに結合する蛍光標識抗体が入手可能である。したがって、本発明は、検出可能部分が、直接検出可能である(すなわちこの部分が、第二の剤との相互作用を必要とせずに検出可能シグナルを生じる)実施形態、および検出可能部分が第二の剤と相互作用し(例えば結合しかつ/または反応し)、こうした相互作用が、例えば検出可能シグナルの生成を生じることによって、または第二の剤が直接検出可能となるために、検出可能部分を検出可能とする実施形態を含む。検出可能部分が第二の剤と相互作用して、検出可能シグナルを生じる実施形態において、検出可能部分は、第二の剤と反応して、第二の剤により作用されて検出可能シグナルを生じてもよい。多くの実施形態において、シグナル強度は、例えば評価している試料または画像化している領域において、存在する検出可能部分の量の指標を提供する。いくつかの実施形態において、検出可能部分の量は、任意選択で、シグナル強度に基づいて、例えば相対的または絶対的に、定量化される。
本発明は、本発明のレポーターポリペプチドをコードする配列を含む核酸を提供する。いくつかの実施形態において、核酸は、本発明のレポーターポリペプチドの前駆体ポリペプチドをコードする。いくつかの実施形態において、ポリペプチドをコードする配列を、ポリペプチドをコードするmRNAの転写を導くために適切な発現制御要素(例えばプロモーターまたはプロモーター/エンハンサー配列)に機能可能であるように連結する。本発明はさらに、核酸を含む発現ベクターを提供する。適切な発現制御要素の選択は、例えば、核酸を発現しようとする細胞タイプおよび種に基づいてもよい。一般の当業者は、適切な発現制御要素および/または発現ベクターを容易に選択しうる。いくつかの実施形態において、発現制御要素(複数可)は、制御可能、例えば誘導可能または抑制可能である。細菌細胞における使用に適した例示的プロモーターには、例えば、Lac、Trp、Tac、araBAD(例えばpBADベクター中)、ファージプロモーター、例えばT7またはT3が含まれる。哺乳動物細胞における発現を指示するために有用な例示的な発現制御配列には、例えばSV40の初期および後期プロモーター、アデノウイルスまたはサイトメガロウイルス極初期プロモーター、あるいはウイルスプロモーター/エンハンサー配列、レトロウイルスLTR、哺乳動物遺伝子、例えばアクチン、EF-1アルファ、ホスホグリセリン酸キナーゼ等に由来するプロモーターまたはプロモーター/エンハンサーが含まれる。制御可能(例えば誘導可能または抑制可能)発現系、例えばTet-OnおよびTet-Off系(テトラサイクリンおよび類似体、例えばドキシサイクリンによって制御可能)およびホルモン受容体リガンド(例えば、ステロイドであってもなくてもよいステロイド受容体リガンド)などの低分子によって制御可能な他のもの、金属制御システム(例えばメタロチオネインプロモーター)等。
本発明は、こうした核酸および/またはベクターを含む細胞および細胞株をさらに提供する。いくつかの実施形態において、細胞は真核細胞、例えば真菌、植物、または動物細胞である。いくつかの実施形態において、細胞は、脊椎動物細胞、例えば哺乳動物細胞、例えばヒト細胞、非ヒト霊長類細胞、または齧歯類細胞である。しばしば、細胞は、細胞株、例えば培養中で無期限に増殖する能力を獲得している(例えばテロメラーゼの触媒性構成要素の恒常的発現などの、突然変異または遺伝子操作の結果として)樹立または不死化細胞株である。多くの細胞株が当該技術分野に知られ、本発明で使用可能である。哺乳動物細胞株には、例えば、HEK-293(例えばHEK-293T)、CHO、NIH-3T3、COS、およびHeLa細胞株が含まれる。いくつかの実施形態において、細胞株は腫瘍細胞株である。他の実施形態において、細胞は非腫瘍原性であり、かつ/または腫瘍に由来しない。いくつかの実施形態において、細胞は接着細胞である。いくつかの実施形態において、非接着細胞を用いる。いくつかの実施形態において、細胞は、iTRリプログラミング遺伝子サブセットを天然に発現するか、あるいはiTR阻害剤が発現されていないことが示されている細胞タイプまたは細胞株を用いる。細胞が1つ以上のTR活性化剤または阻害剤遺伝子を欠く場合、細胞は、こうしたタンパク質(複数可)を発現するように遺伝子操作されていてもよい。いくつかの実施形態において、本発明の細胞株は、単細胞からの子孫である。例えば、細胞集団は、レポーターポリペプチドをコードする核酸でトランスフェクションされていてもよく、単細胞から得られたコロニーを選択し、培養中で拡大してもよい。いくつかの実施形態において、細胞は、レポーター分子をコードする発現ベクターで一過性にトランスフェクションされる。細胞は、(例えば多数回のアッセイに渡る)トランスフェクション効率を管理するため、任意選択で異なる検出可能ポリペプチドを発現している対照プラスミドと共トランスフェクションされてもよい。
iTR、iS-CSC、およびICM因子の使用
医薬組成物
iTR、iS-CSC、およびiCM因子は、多様な異なる使用を有する。こうした使用の限定されない例を本明細書で論じる。いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、臓器または組織の再生を増進する。いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、肢、指、軟骨、心臓、血管、骨、食道、胃、肝臓、胆嚢、膵臓、腸、直腸、肛門、内分泌腺(例えば甲状腺、副甲状腺、副腎、膵臓の内分泌部分)、皮膚、毛包、胸腺、脾臓、骨格筋、局所損傷心筋、平滑筋、脳、脊髄、末梢神経、卵巣、卵管、子宮、膣、乳腺、精巣、精管、精嚢、前立腺、ペニス、咽頭、喉頭、気管、気管支、肺、腎臓、尿管、膀胱、尿道、目(例えば網膜、角膜)、または耳(例えばコルチ器)の再生を増進する。いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、間質層、例えば組織の実質を支持する結合組織の再生を増進する。いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、手術、例えば疾患または損傷組織、臓器または他の構造、例えば肢、指等の少なくとも一部の除去を伴う手術後の再生を増進する。例えば、こうした手術は、肝臓、肺、腎臓、胃、膵臓、腸、乳腺、卵巣、精巣、骨、肢、指、筋肉、皮膚等の少なくとも一部を除去しうる。いくつかの実施形態において、手術は腫瘍を除去するものである。いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、外傷、手術、疾患、および火傷後の皮膚の傷がない再生を促進する。
再生増進には、多様な実施形態において、以下の任意の1つ以上が含まれてもよい:(a)再生速度の増加;(b)再生度合いの増加;(c)組織または臓器または他の身体構造再生における適切な構造(例えば形状、パターン、組織構築、組織極性)の確立の促進;(d)機能を保持し、かつ/または回復する方式での新規組織増殖の促進。再生を増進するためのiTR因子の使用に特に関心が持たれるが、本発明は、必ずしも再生の検出可能な増進を生じることなく、一般に、修復または創傷治癒を増進させるためのiTR因子の使用を含む。したがって、本発明は、修復または創傷治癒を増進させる方法であって、iTR因子を、本明細書記載の任意の方法にしたがって、その必要がある被験体に投与する、前記方法を提供する。
加齢および年齢関連疾患の多くの側面が、本発明において、iTR療法で取り組み可能であると解説される。加齢のこれらの徴候には、末梢血管、冠動脈、および脳血管疾患を含む年齢関連血管機能不全;変形性関節症、椎間板変性、骨折、腱および靭帯断裂、および肢再生を含む筋肉骨格障害;脳卒中および脊髄傷害を含む神経学的障害;筋ジストロフィー、サルコペニア、心筋梗塞、および心不全を含む筋肉障害;I型糖尿病、アジソン病、甲状腺機能低下症、および下垂体機能不全を含む内分泌障害;膵臓外分泌機能不全を含む消化性障害;黄斑変性、網膜色素変性症、および神経性網膜変性障害を含む目の障害;皮膚火傷、断裂、外科的切開、脱毛症、白髪化、および皮膚加齢を含む皮膚科学的状態;肺気腫および肺の間質性線維症を含む肺障害;難聴を含む聴覚障害;ならびに再生不良性貧血および造血幹細胞移植の失敗などの血液学的障害が含まれる。
いくつかの実施形態において、本発明は、再生が必要な被験体において、再生を増進する方法であって、被験体にiTR因子の有効量を投与する工程を含む、前記方法を提供する。いくつかの実施形態において、化合物(例えばiTR因子)の有効量は、参照値(例えば適切な対照値)と比較した際、損傷を受けた組織の再生の速度または度合いの増加を生じる量である。いくつかの実施形態において、参照値は、化合物の非存在下で(任意選択でプラセボの投与を伴い)予期される(例えば平均のまたは典型的な)再生の速度または度合いである。いくつかの実施形態において、iTR因子の有効量は、化合物の非存在下で予期される(例えば平均のまたは典型的な)構造または機能転帰と比較した際、改善された構造および/または機能転帰を生じる量である。いくつかの実施形態において、化合物、例えばiTR因子の有効量は、増進された芽体形成および/または減少した瘢痕を生じる。再生の度合いまたは速度は、例えば、再生される組織の寸法(複数可)または体積に基づいて評価されてもよい。構造および/または機能転帰は、例えば視覚的検査(顕微鏡または画像化技術、例えばX線、CTスキャン、MRIスキャン、PETスキャンの使用を含む)に基づいて、および/または組織、臓器または他の身体部分が、こうした組織、臓器または身体部分によって通常行われる1つ以上の生理学的プロセスまたはタスク(複数可)を実行する能力を評価することによって、評価されうる。典型的には、改善された構造転帰は、iTR因子での治療の非存在下で、予期されるであろう(例えば平均のまたは典型的な)構造転帰と比較した際、正常の構造(例えば組織損傷前に存在した構造、または正常の健康な個体において存在するような構造)により近く似ているものである。一般の当業者は、機能に関する適切なアッセイまたは試験を選択可能である。いくつかの実施形態において、対照値に比較した際の再生の速度または度合いの増加は、統計的に有意(例えば<0.05のp値を持つか、または<0.01のp値を持つ)および/または臨床的に有意である。いくつかの実施形態において、対照値に比較した際の構造および/または機能転帰の改善は、統計的に有意および/または臨床的に有意である。「臨床的に有意な改善」は、医師または外科医の確実な判断内で、被験体に意味のある利益(例えば治療を価値あるものにするために十分な利益)を与える。多くの実施形態において、特定の種の被験体に投与される(例えば療法目的のため)iTR調節剤、例えばiTR因子は、その種の被験体で発現される内因性TR遺伝子を調節する、例えば阻害する化合物である。例えば、被験体がヒトである場合、ヒトTR阻害剤遺伝子産物の活性を阻害し、ヒトTR活性化剤遺伝子産物の活性を活性化する化合物が、典型的には投与される。
いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、例えば火傷(熱または化学的)、擦傷、または皮膚喪失を伴う他の状況、例えば壊疽性筋膜炎または電撃性紫斑病などの感染後に、皮膚再生を増進させる。いくつかの実施形態において、火傷は、二度または三度火傷である。いくつかの実施形態において、皮膚喪失領域は、少なくとも10 cm2の面積を有する。1つの態様において、iTR因子は、移植皮膚の再生を増進する。1つの態様において、iTR因子は、過剰なおよび/または病的な創傷収縮または瘢痕形成を減少させる。
いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、例えば癒着不能骨折、移植物固定、歯周または歯槽堤増大、頭蓋顔面手術、または新規骨の生成が適切であると見なされる他の状態などの状況において、骨再生を増進する。いくつかの実施形態において、iTR因子を、骨再生が望ましい部位に適用する。いくつかの実施形態において、iTR因子を、骨移植物質内に取り込むか、またはこれと組み合わせて用いる。骨移植物質には、多様なセラミックおよびタンパク質性物質が含まれる。骨移植物質には、自己骨(例えば腸骨稜、腓骨、肋骨等から採取した骨)、屍体からの同種骨、および異種骨が含まれる。合成骨移植物質には、多様なセラミック、例えばリン酸カルシウム(例えばヒドロキシアパタイトおよびリン酸三カルシウム)、バイオガラス、および硫酸カルシウム、ならびにタンパク質性物質、例えば脱ミネラル化骨マトリックス(DBM)が含まれる。DBMは、皮質骨組織(一般的に100~500μm篩粒子サイズ)をすりつぶし、次いで、すりつぶした組織を塩酸(一般的に0.5~1 N)で処理することによって調製されうる。いくつかの実施形態において、iTR因子を、1つ以上の骨移植物質とともに、被験体に投与する。iTR因子を骨移植物質と組み合わせる(iTR因子および骨移植物質を含む組成物中)か、または例えば移植片の配置後に、別個に投与してもよい。いくつかの実施形態において、本発明は、iTR因子を含む骨ペーストを提供する。骨ペーストは、骨欠損、例えば空隙、間隙、腔、割れ目等に導入して、こうした欠損を継ぐかまたは埋めるか、あるいは存在する骨性構造に適用することが可能であるように、適切なコンシステンシーおよび組成を有する製品である。骨ペーストは、典型的には、これらを操作可能にし、使用者が多様な形状にモデリングすることを可能にするために十分な可鍛性を有する。こうした治療の所望の転帰は、骨形成がペーストを置換して起こる、例えばペーストが適用された形状を保持するようなものである。骨ペーストは、新規骨形成の支持構造を提供し、骨形成を促進する物質(複数可)を含んでもよい。骨ペーストは、上述の1つ以上のセラミックまたはタンパク質性骨移植物質(例えばDBM、ヒドロキシアパタイト)に加えて、しばしば、ペーストまたはパテ様コンシステンシーを物質に与える1つ以上の構成要素、例えば、ヒアルロン酸、キトサン、デンプン構成要素、例えばアミロペクチンを含有する。
いくつかの実施形態において、iTR因子は、未分化間葉系細胞から、骨前駆細胞の形成および/または補充を増進し、かつ/または骨前駆細胞の、新規骨を形成する細胞(骨芽細胞)への分化を増進する。
いくつかの実施形態において、iTR因子を、骨減少症または骨粗鬆症の被験体に投与して、例えば被験体における骨再生を増進する。
いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、関節(例えば線維性、軟骨性、または滑膜関節)の再生を増進する。いくつかの実施形態において、関節は、椎間板である。いくつかの実施形態において、関節は、股関節、膝、肘、または肩関節である。いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、歯および/または歯周組織または構造(例えば、歯髄、歯根膜、歯、歯槽骨)の再生を増進する。
いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、CNSおよびPNS傷害における神経膠瘢痕を減少させる。
いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、体内手術における癒着および狭窄形成を減少させる。
いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、可動性を改善する腱および靭帯修復において、瘢痕を減少させる。
いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、目の傷害後の視力喪失を減少させる。
いくつかの実施形態において、iTR因子を、細胞と組み合わせて被験体に投与する。iTR因子および細胞を別個に、または同じ組成物中で投与してもよい。別個に投与する場合、これらを同じまたは異なる位置に投与してもよい。細胞は、多様な実施形態において、自己、同種、または異種であってもよい。細胞は、前駆細胞または幹細胞、例えば成体幹細胞を含んでもよい。本明細書で用いられる際、幹細胞は、少なくとも以下の特性を所持する細胞である:(i)自己再生、すなわち未分化状態をなお維持しながら、細胞分裂の多数回の周期を経る能力;および(ii)多能性または多分化潜在能力、すなわち、いくつかの別個の細胞タイプ(例えば特定の組織または臓器の別個の細胞タイプの多く、大部分、またはすべて)の子孫を生成する能力。成体幹細胞は、非胚性組織(例えば胎児、出生後、または成体組織)から生じる幹細胞である。本明細書で用いられる際、用語「前駆細胞」は、多分化能細胞、および多能性幹細胞よりは分化しているが、完全には分化していない細胞を含む。こうしたより分化した細胞(胚性前駆細胞から生じていてもよい)は、胚性前駆細胞と比較した際、自己再生の能力が減少している。いくつかの実施形態において、iTR因子を、間葉系前駆細胞、神経前駆細胞、内皮前駆細胞、毛包前駆細胞、神経冠前駆細胞、乳腺幹細胞、肺前駆細胞(例えば気管支肺胞幹細胞)、筋前駆細胞(例えばサテライト細胞)、脂肪由来前駆細胞、上皮前駆細胞(例えば角化細胞幹細胞)および/または造血前駆細胞(例えば造血幹細胞)と組み合わせて投与する。いくつかの実施形態において、細胞は、人工多能性幹細胞(iPS細胞)、またはiPS細胞から少なくとも部分的に分化している細胞を含む。いくつかの実施形態において、前駆細胞は、成体幹細胞を含む。いくつかの実施形態において、細胞の少なくともいくつかは、分化した細胞、例えば軟骨細胞、骨芽細胞、角化細胞、肝細胞である。いくつかの実施形態において、細胞は筋芽細胞を含む。
いくつかの実施形態において、iTR因子は、被験体に投与された後、重合するかまたは架橋されるか、またはin situで相転移を経る、典型的にはヒドロゲルを形成する、1つ以上の化合物を含む組成物(例えば溶液)中で投与される。組成物は、単量体、ポリマー、惹起剤、架橋剤等を含んでもよい。組成物は、再生が必要な領域に適用されてもよく(例えばシリンジを用いて)、ここで、in situでゲルが形成され、ここからiTR因子が経時的に放出される。ゲル化は、例えば、体液中のイオンとの接触によって、あるいは温度またはpHの変化によって、あるいは光によって、あるいは反応性前駆体と組み合わせる(例えばマルチバレルシリンジを用いる)ことによって、誘発されうる(例えば、米国特許第6,129,761号;Yu L, Ding J. Injectable hydrogels as unique biomedical materials. Chem Soc Rev. 37(8):1473-81 (2008)を参照されたい)。いくつかの実施形態において、ヒドロゲルは、ヒアルロン酸またはヒアルロン酸およびコラーゲンI含有ヒドロゲル、例えば本明細書記載のHyStem-Cである。いくつかの実施形態において、組成物はさらに、細胞を含む。
いくつかの実施形態において、iTR因子を、テロメラーゼの触媒性構成要素を発現するベクターと組み合わせて、被験体に投与する。ベクターを、別個に、または同じ組成物中で投与してもよい。別個に投与する場合、同じまたは異なる位置に投与してもよい。ベクターは、治療する組織と同じ種由来の、または別の種由来のテロメラーゼ触媒性構成要素を発現してもよい。iTR因子とテロメラーゼ触媒性構成要素の前記の同時投与は、ターゲット組織が高齢個体由来であり、前記個体がヒト種である場合に、特に有用である。
本発明の他の方法は、損傷によって失われた組織または臓器を修復するかまたは置換するための、生存、機能性組織、臓器、または細胞含有組成物のex vivo産生におけるiTR因子の使用を含む。例えば、個体(将来のレシピエント、同じ種の個体、または異なる種の個体いずれか)から除去された細胞または組織を、in vitroで、任意選択で、マトリックス、足場(例えば三次元足場)またはモールド(例えば生体適合性、任意選択で生分解性物質、例えばポリマー、例えばHyStem-C)とともに培養してもよく、iTR因子と接触させることによって、機能性組織または臓器への発展を促進してもよい。足場、マトリックス、またはモールドは、少なくとも部分的に、天然存在タンパク質、例えばコラーゲン、ヒアルロン酸、またはアルギネート(またはこれらのいずれかの化学的修飾誘導体)、あるいは乳酸、カプロラクトン、グリコール酸等の合成ポリマーまたはコポリマー、あるいは自己集合ペプチド、あるいは心臓弁、腸粘膜、血管、および気管などの組織由来の脱細胞化マトリックスで構成されてもよい。いくつかの実施形態において、足場はヒドロゲルを含む。足場は、特定の実施形態において、iTR因子でコーティングされるかまたは含浸され、iTR因子が経時的に足場から拡散してもよい。ex vivoでの製造後、組織または臓器を被験体内または被験体上に移植する。例えば、組織または臓器は、移植されてもよいし、または特定の組織、例えば皮膚の場合、体表面上に置かれてもよい。組織または臓器は、in vivoで発生を続けてもよい。いくつかの実施形態において、ex vivoで少なくとも部分的に産生される組織または臓器は、膀胱、血管、骨、筋膜、肝臓、筋肉、皮膚片等である。適切な足場は、例えば、細胞外マトリックス(ECM)を模倣しうる。任意選択で、iTR因子を、ex vivo生成組織または臓器の移植前、移植中、および/または移植後に、被験体に投与する。いくつかの態様において、生体適合性物質は、用いる濃度で、in vitroで細胞に実質的に非毒性であるか、または生存被験体に投与される物質の場合、用いる量および位置で、被験体細胞に実質的に非毒性であり、被験体に対して有意に有害なまたは都合が悪い影響、例えば免疫学的または炎症性反応、許容しえない瘢痕組織形成等を誘発せずまたは引き起こさない物質である。特定の生体適合性物質は、被験体のわずかな割合、典型的には、約5%、1%、0.5%、または0.1%未満のこうした不都合な反応しか誘発しないことが理解されるであろう。
いくつかの実施形態において、iTR因子またはiTR遺伝子発現の包括的なパターンを引き起こすことが可能なものを含む因子の組み合わせでコーティングされたかまたは含浸されたマトリックスまたは足場を、任意選択で細胞と組み合わせて、再生が必要な被験体に移植する。マトリックスまたは足場は、再生が望ましい組織または臓器の形状であってもよい。細胞は、こうした組織または臓器を生じさせる1つ以上のタイプの、および/またはこうした組織または臓器で見られるタイプ(複数可)の幹細胞であってもよい。
いくつかの実施形態において、iTR因子または因子の組み合わせを、組織損傷部位に直接またはその近傍に投与する。「組織損傷部位に直接」は、組織損傷部位内に、化合物または組成物を注入するか、あるいは組織損傷部位に化合物または組成物を広げるか、注ぐか、または別の方式で直接接触させることを含む。いくつかの実施形態において、投与が組織損傷部位の視覚的なまたは別の方式で明らかな縁から、あるいは損傷組織または臓器内に少なくとも部分的に位置する血管(例えば動脈)に、最大約10 cm以内で起きていれば、投与は「組織損傷部位の近傍」と見なされる。「組織損傷部位の近傍」の投与は、ときに、損傷臓器内であるが、損傷が明らかではない位置での投与である。いくつかの実施形態において、組織、臓器、または他の構造の損傷または喪失後、iTR因子を組織、臓器、または他の構造の残りの部分に適用する。いくつかの実施形態において、iTR因子を、体に付着しているままの切断指または肢の末端に適用して、失われている部分の再生を増進する。いくつかの実施形態において、切断部分を外科的に再付着させ、iTR因子を、創傷のいずれかまたは両方の面に適用する。いくつかの実施形態において、iTR因子を投与して、移植された臓器またはその一部の移植または治癒または再生を増進する。いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、神経再生を増進する。例えば、iTR因子を、切断された神経、例えば近位および/または遠位断端に注入してもよい。いくつかの実施形態において、iTR因子を人工的神経導管、神経端および介在ギャップが封入されている生物学的または合成物質で構成されるチューブ内に配置する。単数または複数の因子をマトリックス中に配合して、経時的な徐放を促進する。前記マトリックスは、生体適合性、任意選択で生分解性物質、例えばPEGDAで架橋された架橋ヒアルロン酸またはヒアルロン酸カルボキシメチルを含むヒアルロン酸で構成されるものなどのポリマー、あるいはカルボキシメチル修飾ゼラチンとともに、PEGDAによって架橋されたヒアルロン酸カルボキシメチルの混合物(HyStem-C)を含んでもよい。
いくつかの実施形態において、iTR因子は、本明細書記載のAgeX1547であり、iTRを誘導するため、カルボキシメチル修飾ゼラチンと、PEGDAによって架橋されたヒアルロン酸カルボキシメチルの混合物(HyStem-C)中、局在および徐放のため、配合されてもよいし、されなくてもよい。
iTMおよびiCM因子、例えば胎児または成体細胞由来のエクソソームを、iTMまたはiCMを誘導するため、生理学的溶液、例えば生理食塩水中で投与してもよいし、またはカルボキシメチル修飾ゼラチンと、PEGDAによって架橋されたヒアルロン酸カルボキシメチル(HyStem-C)中で徐放してもよい。
いくつかの実施形態において、iTR因子または因子の組み合わせを用いて、毛包の産生および/またはは毛髪の成長を促進する。いくつかの実施形態において、iTR因子は、通常は毛髪を形成しない上皮細胞から、毛包の再生を誘発する。いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、男性または女性における脱毛、薄毛、部分的または完全禿頭を治療する。いくつかの実施形態において、禿頭は、頭の上部、背部、および/または側部などで、しばしば増殖している毛髪を持たないか、または本質的に持たないか、または毛髪が欠けている状態である。いくつかの実施形態において、薄毛は、正常または平均よりも少ない毛髪を有する状態であり、あるいはいくつかの実施形態において、過去に個体が有していたより少ない毛髪を有し、あるいはいくつかの実施形態において、個体が望ましいと見なすよりも少ない毛髪を有する。いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、眉毛またはまつ毛の成長を促進する。いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、男性性脱毛症または「男性型禿頭」(男性および女性に影響を及ぼしうる)を治療する。いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、頭皮上にパッチ状の脱毛を伴う円形脱毛症、すべての毛髪の喪失を伴う全頭脱毛症、または頭部および身体からのすべての体毛の喪失を伴う汎発性脱毛症を治療する。いくつかの実施形態において、iTR因子を体毛増殖が望ましい部位、例えば頭皮または眉毛領域に適用する。いくつかの実施形態において、iTR因子を、まつ毛増殖を促進するため、まぶたの縁にまたはその近傍に適用する。いくつかの実施形態において、iTR因子を液体配合物中で適用する。いくつかの実施形態において、iTR因子をクリーム、軟膏、ペースト、またはジェル中で適用する。いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、火傷、手術、化学療法、あるいは体毛または有毛部皮膚の喪失を引き起こす他の事象後に、体毛増殖を増進する。
いくつかの実施形態において、iTR因子または因子の組み合わせを、加齢性変性性変化を患う組織に投与して、若年の機能を再生する。前記加齢性変性性変化には、限定なしに、加齢性黄斑変性症、冠動脈疾患、骨粗鬆症、骨壊死、心不全、肺気腫、末梢動脈疾患、声帯委縮、難聴、アルツハイマー病、パーキンソン病、皮膚潰瘍、および他の加齢性変性性疾患が含まれる。いくつかの実施形態において、前記iTR因子を、テロメラーゼの触媒性構成要素を発現するベクターと同時投与して、細胞寿命を延ばす。
いくつかの実施形態において、単数または複数のiTR因子を投与して、化学療法、放射線、または毒素などの侵襲によって失われたかまたは損傷を受けた細胞の置換を増進する。いくつかの実施形態において、こうした細胞は、固形臓器および組織の間質細胞である。
治療の本発明の方法には、再生を増進すると被験体に利益があるであろう疾患または状態を患うかまたはこれらのリスクがある被験体を同定するかまたは提供する工程が含まれうる。いくつかの実施形態において、被験体は、組織または臓器に対する傷害(例えば身体的外傷)または損傷を経験している。いくつかの実施形態において、損傷は、肢または指に対するものである。いくつかの実施形態において、被験体は、心臓血管、消化管、内分泌、筋骨格、胃腸、肝臓、外被、神経、呼吸、または泌尿器系に影響を及ぼす疾患を患う。いくつかの実施形態において、組織損傷は、組織、臓器、または構造、例えば軟骨、骨、心臓、血管、食道、胃、肝臓、胆嚢、膵臓、腸、直腸、肛門、内分泌腺、皮膚、毛包、歯、歯茎、口唇、鼻、口、胸腺、脾臓、骨格筋、平滑筋、関節、脳、脊髄、末梢神経、卵巣、卵管、子宮、膣、乳腺、精巣、精管、精嚢、前立腺、ペニス、咽頭、喉頭、気管、気管支、肺、腎臓、尿管、膀胱、尿道、目(例えば網膜、角膜)、または耳(例えばコルチ器)に対するものである。
いくつかの実施形態において、化合物または組成物を、被験体が組織損傷(例えば傷害、あるいは心筋梗塞または脳卒中などの急性疾患関連事象)を受けたおよそ2、4、8、12、24、48、72、または96時間以内に少なくとも一度、および任意選択でその後少なくとも一度、被験体に投与する。いくつかの実施形態において、化合物または組成物を、被験体が組織損傷を受けたおよそ1~2週間、2~6週間、または6~12週間以内に少なくとも一度、および任意選択でその後少なくとも一度、被験体に投与する。
本発明のいくつかの実施形態において、例えば皮膚を除去し、再生またはde novo発生が望ましい部位で少なくともある程度の組織を除去し、再生またはde novo発生が望ましい関節または骨表面を擦過し、および/または被験体上に別のタイプの創傷を与えることによって、失われたまたは低形成組織、臓器、または構造の再生またはde novo発生を刺激するかまたは促進することが有用でありうる。組織損傷後の再生の場合、損傷を受けた組織の少なくともある程度を(例えば外科的切除またはデブリードマンによって)除去することが望ましい可能性もある。いくつかの実施形態において、iTR因子を、こうした除去または擦過の部位にまたはその近傍に投与する。
いくつかの実施形態において、iTR因子を用いて、先天性障害、例えば遺伝子疾患の結果として、こうした組織または臓器が少なくとも部分的に存在しない被験体において、組織または臓器の生成を増進する。多くの先天性形成不全は、多様な組織、臓器、または身体構造、例えば肢または指の低形成または非存在を生じる。他の例において、組織、臓器、または他の身体構造の低形成を生じる発生障害は、誕生後に明らかになる。いくつかの実施形態において、組織、臓器、または他の身体構造の増殖または発生を刺激するため、iTR因子を、こうした組織、臓器、または他の身体構造の低形成または非存在に苦しむ被験体に投与する。いくつかの態様において、本発明は、組織、臓器、または他の身体構造の低形成または先天性非存在に苦しむ被験体において、こうした組織、臓器、または他の身体構造の生成を増進する方法であって、iTR因子を被験体に投与する工程を含む、前記方法を提供する。いくつかの実施形態において、誕生前に、すなわち子宮中で、被験体にiTR因子を投与する。再生に関して、本明細書に記載される本発明の多様な態様および実施形態は、組織、臓器、または他の身体構造のこうしたde novo生成に適用可能であり、本発明に含まれる。
いくつかの態様において、iTR因子を用いて、新規組織増殖が、こうした組織が以前には存在しなかった位置で有用である、任意の多様な状況において、組織の生成を増進する。例えば、関節間で骨組織を生成すると、脊髄または他の関節の融合の背景において、しばしば有用である。
iTR因子を、再生の多様な動物モデルで試験してもよい。1つの態様において、iTRの調節剤をネズミ種で試験する。例えば、マウスに創傷を与えてもよい(例えば切開、切断、切除、または組織断片の除去によって)。iTR因子を創傷部位および/または除去された組織断片に適用し、再生に対するその効果を評価する。脊椎動物TRの調節剤の影響を、組織または臓器再生の多様な脊椎動物モデルで試験してもよい。例えば、Mathew L K, Unraveling tissue regeneration pathways using chemical genetics. J Biol Chem. 282(48):35202-10 (2007)に記載されるように、ゼブラフィッシュにおいて、ひれ再生を評価してもよく、これを肢再生のモデルとして利用してもよい。組織および臓器、例えば心臓、肺、肢、骨格筋、骨等の再生に対する治療の効果を試験するために有用な、齧歯類、イヌ、ウマ、ヤギ、魚類、両生類、および他の動物モデルが、広く利用可能である。例えば、筋骨格筋再生のための多様な動物モデルが、Tissue Eng Part B Rev. 16(1) (2010)に論じられる。肝臓再生研究に一般的に用いられる動物モデルは、齧歯類肝臓のより大きな部分の外科的除去を伴う。肝臓再生の他のモデルには、例えば四塩化炭素などの毒素によって引き起こされる、急性または慢性肝傷害または肝不全が含まれる。いくつかの実施形態において、体毛再生または皮膚創傷治癒のためのモデルは、例えばマウスからの皮膚パッチの切除を伴う。毛包再生、体毛増殖、再上皮化、腺形成等が評価可能である。
本明細書に開示され、かつ/または本明細書記載の方法および/またはアッセイ系で同定される化合物および組成物を、任意の適切な手段、例えば、経口、鼻内、皮下、筋内、静脈内、動脈内、非経口、腹腔内、クモ膜下腔内、気管内、目、舌下、膣、直腸、皮膚、または吸入により、例えばエアロゾルとして投与してもよい。選択される特定の方式は、もちろん、選択される特定の化合物、治療中の特定の状態、および療法効果のために必要な投薬量に応じるであろう。本発明の方法は、一般的に言って、医学的にまたは獣医学的に許容されうる任意の投与方式を用いて実施されてもよく、これは、臨床的に許容されえない(例えば医学的にまたは獣医学的に許容されえない)副作用を引き起こすことなく、許容されうるレベルの有効性を生じる、任意の方式を意味する。1つ以上の化合物の適切な調製物、例えば実質的に純粋な調製物を、1つ以上の医薬的に許容されうるキャリアーまたは賦形剤等と組み合わせて、被験体への投与に適した適切な医薬組成物を産生してもよい。こうした医薬的に許容されうる組成物は、本発明の態様である。用語「医薬的に許容されうるキャリアーまたは賦形剤」は、組成物の活性成分(複数可)の生物学的活性または有効性に有意に干渉せず、用いられるかまたは投与される濃度で、宿主に対して明確に毒性でない、キャリアー(この用語は、キャリアー、媒体、希釈剤、溶媒、ビヒクル等を含む)または賦形剤を指す。他の医薬的に許容されうる成分もまた、組成物中に存在してもよい。適切な物質および医薬活性化合物の配合のためのその使用は、当該技術分野に周知である(医薬的に許容されうる物質および多様なタイプの医薬組成物を調製する方法のさらなる議論に関しては、例えば、"Remington's Pharmaceutical Sciences", E. W. Martin, 19th Ed., 1995, Mack Publishing Co.: Easton, Pa.、およびより最近の版またはバージョン、例えばRemington: The Science and Practice of Pharmacy. 21st Edition. Philadelphia, Pa. Lippincott Williams & Wilkins, 2005を参照されたい)。さらに、本発明の化合物および組成物を、関心対象の特定の疾患または状態の治療のため、当該技術分野に用いられる任意の化合物または組成物と組み合わせて用いてもよい。
医薬組成物は、典型的には、意図される投与経路と適合するように配合される。例えば、非経口投与のための調製物には、無菌水性または非水性溶液、懸濁物、およびエマルジョンが含まれる。水性キャリアーには、水、アルコール性/水性溶液、エマルジョンまたは懸濁物が含まれ、生理食塩水および緩衝媒体、例えば塩化ナトリウム溶液、リンゲルのデキストロース、デキストロースおよび塩化ナトリウム、乳酸リンゲル溶液が含まれる。非水性媒体の例は、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、植物油、例えばオリーブ油、および注射可能有機エステル、例えばオレイン酸エチル、固定油、ポリエチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコールまたは他の合成溶媒;保存剤、例えば抗細菌剤、例えばベンジルアルコールまたはメチルパラベン;酸化防止剤、例えばアスコルビン酸または亜硫酸水素ナトリウム;キレート剤、例えばエチレンジアミン四酢酸;緩衝剤、例えば酢酸、クエン酸またはリン酸、および等張性の調節のための剤、例えば塩化ナトリウムまたはデキストロースである。酸または塩基、例えば塩酸または水酸化ナトリウムでpHを調節してもよい。こうした非経口調製物は、ガラスまたはプラスチック製のアンプル、使い捨てシリンジまたは多数回用量バイアルに封入されてもよい。
経口投与のため、当該技術分野に周知の医薬的に許容されうるキャリアーと、活性化合物を組み合わせることによって、化合物を容易に配合してもよい。こうしたキャリアーは、本発明の化合物を、錠剤、丸剤、ドラジェ、カプセル、液体、ジェル、シロップ、スラリー、懸濁物等として配合することを可能にする。経口投薬型に適切な賦形剤は、例えば、ラクトース、スクロース、マンニトール、またはソルビトールを含む糖;セルロース調製物、例えばトウモロコシデンプン、コムギデンプン、イネデンプン、ジャガイモデンプン、ゼラチン、トラガカントガム、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、および/またはポリビニルピロリドン(PVP)などの充填剤である。
吸入による投与のため、本発明の組成物を、適切な噴霧剤、例えば二酸化炭素、フルオロカーボンなどのガス、またはネブライザーを含む加圧容器またはディスペンサーからエアロゾルスプレーの形で送達してもよい。液体または乾燥エアロゾル(例えば乾燥粉末、大多孔質粒子(large porous particle)等)を用いてもよい。本発明はまた、鼻スプレーまたは鼻投与の他の型を用いた組成物の送達も意図する。
局所適用のため、医薬組成物を、こうした組成物における使用に適した1つ以上の医薬的に許容されうるキャリアー中に懸濁または溶解された活性化合物を含む、適切な軟膏、ローション、ジェル、またはクリーム中で配合してもよい。
目への局所送達のため、医薬的に許容されうる組成物を、例えば点眼剤、または軟膏における使用のため、あるいは例えば注入による眼内投与のため、等張性pH調整無菌生理食塩水中の溶液または微粉末化懸濁物として配合してもよい。
医薬組成物を、経粘膜または経皮送達のために配合してもよい。経粘膜または経皮投与のため、透過処理されるべきバリアに適した浸透剤を配合物中で用いてもよい。こうした浸透剤は、一般的に、当該技術分野に知られる。本発明の医薬組成物を、座薬(例えば慣用的な座薬基剤、例えばココアバターおよび他のグリセリドに基づく従来の座薬基剤とともに)として、または直腸送達用に停留浣腸として、配合してもよい。
いくつかの実施形態において、組成物には、身体からの迅速な除去に対して、活性剤(複数可)を保護するよう意図される1つ以上の剤、例えば徐放性配合物、移植物、微小被包送達系などが含まれる。組成物は、安定性を改善し(例えば胃腸管または血流中)、および/または吸収を増進するための剤を取り込んでもよい。化合物は、粒子、例えばマイクロ粒子またはナノ粒子内に被包されてもまたは取り込まれてもよい。生分解性、生体適合性ポリマー、例えば酢酸エチレンビニル、ポリ無水物、ポリグリコール酸、PLGA、コラーゲン、ポリオルトエステル、ポリエーテル、およびポリ酢酸を用いてもよい。こうした配合物を調製するための方法は当業者には明らかであろう。例えば、かつ限定なしに、多くの粒子、脂質、および/またはポリマーに基づく送達系が、siRNAの送達のため、当該技術分野に知られる。本発明は、こうした組成物の使用を意図する。リポソームまたは他の脂質に基づく粒子をまた、医薬的に許容されうるキャリアーとして用いてもよい。
こうした組成物中で使用するための医薬組成物および化合物は、規制機関によって規定される標準、基準、または指針を満たす条件下で製造されうる。例えば、こうした組成物および化合物を、適正製造基準(GMP)にしたがって製造し、かつ/またはヒトに投与される医薬剤に適した品質管理法に供し、医薬、外科、または他の療法的に有用な製品の規制に関与する政府規制機関によって認可されたラベルとともに提供してもよい。
本発明の医薬組成物は、治療目的のために被験体に投与された際、好ましくは、投与される疾患または状態を治療するために十分な期間および量で投与される。活性剤の療法的有効量および毒性を、細胞培養または実験動物において、標準医薬法によって評価してもよい。細胞培養アッセイおよび動物研究から得られたデータを、ヒトまたは他の被験体において使用するために適した投薬量範囲を配合する際に用いてもよい。ヒト投与のための異なる用量を、当該技術分野に知られるようなヒトにおける臨床試験において、さらに試験してもよい。用いる用量は、最大許容用量またはより低い用量であってもよい。医薬組成物中の活性剤の療法的有効用量は、約0.001 mg/kg~約100 mg/kg体重、約0.01~約25 mg/kg体重、約0.1~約20 mg/kg体重、約1~約10 mg/kgの範囲内であってもよい。他の例示的な用量には、例えば、約1μg/kg~約500 mg/kg、約100μg/kg~約5 mg/kgが含まれる。いくつかの実施形態において、単回用量を投与する一方、他の実施形態において、多数回用量を投与する。一般の当業者は、任意の特定の状況の適切な用量は、利用する剤(複数可)の強度に応じ、任意選択で、特定のレシピエントに対して仕立ててもよいことを認識するであろう。被験体に関する特定の用量レベルは、使用する特定の剤(複数可)、特定の疾患または状態およびその重症度、被験体の年齢、体重、全身健康状態等を含む多様な要因に応じうる。投与の容易さおよび投薬量の均一性のため、医薬組成物、特に経口または非経口組成物用のものを、単位投薬型で投与することが望ましい可能性がある。単位投薬型は、この用語が本明細書で用いられる際、治療しようとする被験体に関する単位投薬量に適した物理的に別個の単位を指し;各単位は、適切な医薬的に許容されうるキャリアーと関連して、望ましい療法効果を生じると計算された、あらかじめ決定された量の活性剤(複数可)を含有する。療法措置には、多数回用量、例えば単位投薬型の、数日、数週、数か月、または数年に渡りうる期間の投与が含まれうると理解されるであろう。被験体は、1日1回以上の用量を投与されてもよいし、あるいは治療期間内、1日おきまたはそれより低い頻度で、用量を投与されてもよい。例えば、投与は隔週、毎週等であってもよい。投与は、例えば、組織または臓器の適切な構造および/または機能が少なくとも部分的に回復されるまで、および/または化合物の連続投与がさらなる再生または改善を促進しなくなるように見えるまで、続けてもよい。いくつかの実施形態において、被験体は、本発明の組成物の1回以上の用量を自身に投与する。
いくつかの実施形態において、2つ以上の化合物または組成物を、例えば再生を増進する目的のため、組み合わせて投与する。組み合わせて投与する化合物または組成物を、同じ組成物中で一緒に、または別個に投与してもよい。いくつかの実施形態において、「組み合わせた」投与は、第一および第二の化合物または組成物の投与に関して、(i)第一の剤の最も最近投与された用量の90%を超える量が不活性型に代謝されるかまたは体から排出される前に、第二の化合物の用量が投与されるか;あるいは(ii)第一および第二の化合物の用量が、互いに48、72、96、120、または168時間以内に投与されるか、あるいは(iii)重複する期間(例えば連続または断続的注入によって)、剤が投与されるか;あるいは(iv)前述の任意の組み合わせであるように行われる投与を意味する。いくつかの実施形態において、2つ以上のiTR因子、またはテロメラーゼの触媒性構成要素およびiTR因子を発現するベクターを投与する。いくつかの実施形態において、iTR因子は、再生および極性を促進するために有用な、1つ以上の増殖因子、増殖因子受容体リガンド(例えばアゴニスト)、ホルモン(例えばステロイドまたはペプチドホルモン)、またはシグナル伝達分子と組み合わせて投与される。特に有用であるのは、本発明の方法を用いて産生されるものなどの再生適格性細胞を形成する際に有用な形成中心分子である。いくつかの実施形態において、増殖因子は、上皮増殖因子ファミリーメンバー(例えばEGF、ニューレグリン)、線維芽細胞増殖因子(例えばFGF1~FGF23のいずれか)、肝細胞増殖因子(HGF)、神経増殖因子、骨形成タンパク質(例えばBMP1~BMP7のいずれか)、血管内皮増殖因子(VEGF)、wntリガンド、wntアンタゴニスト、レチノイン酸、NOTUM、フォリスタチン、ソニックヘッジホッグ、または他の形成中心因子である。
iTMおよびiCM因子の供給源
iTMおよびiCM因子は、EFTのマーカーを欠く胚性細胞(例えば限定されない例として、COX7A1を発現しない間質細胞)を、多様な剤に曝露して、COX7A1などの前記マーカーまたはレポーター構築物、例えばCOX7A1遺伝子プロモーターを用いて発現されるGFPの誘導に関してアッセイすることによって、同定されうる。
エクソソームは、細胞をリプログラミングして、新規増殖、遊走および分化特性を与えることが可能な強力なタンパク質およびRNA因子を所持するため、本発明者らは、これらが細胞の発生状態をリプログラミング可能であるかどうか、すなわちiTMまたはiCMを調べた。したがって、本発明者らは、胚性細胞における成体遺伝子の誘導のため、成体細胞由来のエクソソームを試験した。本発明者らは、一連の15のhESC由来クローン性胚性前駆細胞株のIlluminaマイクロアレイ分析を用いて総RNA発現プロファイルを評価し、これらを、多様な解剖学的部位から得られた18の初代内皮細胞株(新生から成体)に比較した(未提示)。本発明者らは、EFTを通過した細胞由来のエクソソームが、本明細書記載の他のマーカーを用いて、以前はこうした発現を欠いていた胚性細胞において、COX7A1発現を誘導可能であるとともに、細胞を成熟させることが可能であることを決定した。
当業者は、ルーチンの実験以上のものを用いずに、本明細書記載の本発明の特定の実施形態に対する多くの同等物を、認識するかまたは確定可能であろう。本発明の範囲は、本明細書に示される説明または詳細に限定されないと意図される。冠詞、例えば「a」、「an」および「the」は、逆に示されない限り、または文脈から別に明らかでない限り、1または1より多くを意味しうる。本発明の方法のあるものは、しばしば、細胞集団を用いて、例えばin vitroまたはin vivoで実施される。したがって、「細胞(a cell)」に対する言及は、細胞が細胞集団、例えば実質的に遺伝的に同一である細胞を含むかまたはこうした細胞からなる集団のメンバーである実施形態を含むと理解されなければならない。しかし、本発明は、本発明の方法が個々の細胞に適用される実施形態を含む。したがって、「細胞(cells)」への言及は、細胞集団内の個々の細胞に適用可能である実施形態、および個々の単離された細胞に適用可能である実施形態を含むと理解されなければならない。
群の1つ以上のメンバー間に「または(or)」を含む請求項または説明は、群メンバーの1つ、1より多く、またはすべてが所定の産物またはプロセス中に存在するか、使用されるか、または別の方式で関連する場合、逆に示されない限り、または文脈から別に明らかでない限り、満たされると見なされる。本発明には、グループの正確に1つのメンバーが、所定の産物またはプロセス中に存在するか、使用されるか、または別の方式で関連する実施形態が含まれる。本発明にはまた、グループメンバーの1つより多くまたはすべてが、所定の産物またはプロセス中に存在するか、使用されるか、または別の方式で関連する実施形態が含まれる。本明細書記載のすべての実施形態が、本発明のすべての異なる側面に適用可能であると意図される。また、適切な場合は常に、任意の実施形態を、1つ以上の他のこうした実施形態と自由に組み合わせてもよいことも意図される。さらに、本発明が、すべての変動、組み合わせおよび並べ替えを含み、1つ以上の請求項(元来のまたは続いて付加された請求項のいずれであっても)由来の1つ以上の限定、要素、条項、記述用語等が、別の請求項(元来のまたは続いて付加された請求項のいずれであっても)に導入されてもよいことが理解されるものとする。例えば、別の請求項に従属する任意の請求項を修飾して、同じ基礎請求項に依存する任意の他の請求項に見られる1つ以上の要素または限定を含めてもよいし、異なる請求項に存在する要素に言及する任意の請求項を修飾して、こうした請求項と同じ基礎請求項に依存する任意の他の請求項に見られる1つ以上の要素または限定を含めてもよい。さらに、請求項が組成物を列挙する場合、本発明は、例えば本明細書開示の方法、および例えば本明細書開示の目的のため、組成物を用いる方法にしたがって、組成物を作製する方法を提供する。請求項が方法を列挙する場合、本発明は、方法を実行するために適した組成物、および組成物を作製する方法を提供する。また、請求項が組成物を作製する方法を列挙する場合、本発明は、別に示されない限り、または一般の当業者の1人が、矛盾または不一致が生じると認識しない限り、本発明の方法にしたがって作製された組成物および組成物を用いる方法を提供する。要素が、例えばマーカッシュ群形式で、リストとして提示される場合、要素の各下位群も開示され、任意の要素(複数可)が群から除去されてもよい。簡潔にするため、これらの実施形態のいくつかのみが本明細書に特異的に列挙されるが、本発明にはすべてのこうした実施形態が含まれる。一般的に、本発明、または本発明の態様が特定の要素、特徴等を含むと称される場合、特定の本発明の実施形態または本発明の態様は、こうした要素、特徴等からなるかまたは本質的になる。
数値範囲を本明細書で言及する場合、本発明には、終点が含まれる実施形態、両方の終点が排除される実施形態、および一方の終点が含まれ、他方は排除される実施形態が含まれる。別に示されない限り、両方の終点が含まれると仮定すべきである。さらに、別に示すかまたは文脈および当該技術分野の一般の当業者の理解から明らかでない限り、範囲として示される値は、本発明の異なる態様において、文脈が明らかに指示しない限り、言及される範囲内の任意の特定の値または下位範囲の、範囲の下限の単位の1/10までを仮定しうる。「X未満」、「Xより大きい」、または「少なくともX」などの句を用いる場合(Xは数値またはパーセンテージ)、範囲の下限または上限として、任意の合理的な値が選択されうることを理解しなければならない。数値のリストが本明細書で言及される場合(「少なくとも」が前置されてもされなくても)、本発明には、リスト中の任意の2つの値によって定義される任意の介在する値または範囲に関する実施形態が含まれ、下限値は最低と解釈されてもよく、最も大きい値は最大と解釈されてもよいこともまた理解される。さらに、数値、例えばパーセンテージのリストに「少なくとも」が前置される場合、用語はリスト中の各数値に適用される。数値に「約」または「およそ」が前置される、本発明の任意の実施形態に関して、本発明には、正確な値が列挙される実施形態が含まれる。数値に「約」または「およそ」が前置されない、任意の本発明の実施形態に関して、本発明には、値に「約」または「およそ」が前置される実施形態が含まれる。「およそ」または「約」には、別に言及されるかまたは文脈から明らかでない限り(例えばこうした数値が、ありうる値の100%を許されないほど超える場合)、一般的に、いくつかの実施形態において、いずれかの方向に(数値より大きいかまたは小さい)1%、またはいくつかの実施形態において、5%、またはいくつかの実施形態において、10%の範囲内に属する数値が含まれる。「組成物」には、本明細書で用いられる際、別に示されない限り、1つまたは1つより多くの構成要素が含まれてもよい。例えば、「活性化剤またはTR活性化剤を含む組成物」は、活性化剤またはTR活性化剤からなるかまたは本質的になってもよいし、あるいは1つ以上のさらなる構成要素を含有してもよい。別に示されない限り、阻害剤またはTR阻害剤(または本明細書に言及される他の化合物)は、本発明の任意の実施形態において、活性化剤またはTR活性化剤の存在を含む、1つ以上のさらなる構成要素を含む組成物中で用いられるかまたは投与されてもよい。
新規癌療法戦略
本発明の方法および組成物はまた、新規癌療法剤およびコンパニオン診断剤も提供する。アルファおよびベータCPLのアイソフォームは、胚-胎児遷移まで(すなわち胎児前)胚性細胞の多様なタイプで豊富に発現されるが、CNS細胞、例えばCNSニューロンにおけるいくつかの発現を例外として、続く胎児および成体発生において、多様な体細胞タイプでは発現されない。CPLアイソフォーム遺伝子によってコードされるタンパク質は、細胞表面上で発現され、細胞外で曝露されるため、本発明は、前記タンパク質が、前記アルファおよびベータCPLアイソフォームタンパク質を特異的に認識する免疫グロブリンスーパーファミリーのメンバーを用いた癌免疫療法のためのターゲット抗原として利用されうると解説する。限定されない例として、アルファクラスター遺伝子:PCDHA1、PCDHA2、PCDHA3、PCDHA4、PCDHA5、PCDHA6、PCDHA7、PCDHA8、PCDHA9、PCDHA10、またはPCDHA11、あるいはベータクラスター遺伝子:PCDHB1、PCDHB2、PCDHB3、PCDHB4、PCDHB5、PCDHB6、PCDHB7、PCDHB8、PCDHB9、PCDHB10、PCDHB11、PCDHB12、PCDHB13、PCDHB14、PCDHB15、PCDHB17P、PCDHB18P、またはPCDHB19Pによってコードされるタンパク質に対するモノクローナルまたはポリクローナル抗体を患者に投与して、癌に対する体液性免疫反応を促進してもよい。
あるいは、アルファまたはベータCPLアイソフォームをターゲティングする二重特異性抗体、例えば二重特異性T細胞エンゲージャーを利用して、癌細胞において、特異的に免疫破壊を誘発してもよい。前記二重特異性抗体は、限定されない例として、2つの一本鎖可変断片で構成されてもよく、ここで一方の可変断片はターゲットアルファまたはベータCPLアイソフォームに結合し、もう一方は、T細胞抗原、例えばCD3に結合する。
あるいは、アルファまたはベータCPLアイソフォームをターゲティングする抗体を、腫瘍細胞を特異的にターゲティングし、これを破壊する毒素にコンジュゲート化してもよい(抗体-薬剤コンジュゲート)。本発明の抗体-薬剤コンジュゲートには、アルファまたはベータCPLのメンバーをターゲティングする、ポリクローナル、より好ましくはモノクローナル抗体が含まれ、これが毒素ペイロードに化学的に連結される(参照により本明細書に組み込まれる、Chao et al, 2019 The Lancet 394: 793-804; Teicher et al, 2022 Curr Cancer Drug Targets Feb 24)。前記抗体-薬剤コンジュゲートは、限定されない例として、例えばバリン-シトルリン、スルホ-SPDBなどのリンカー、あるいはヒドラゾンリジン、システイン、または部位特異的コンジュゲート化を用いて、毒素、例えばDM4、モノメチルオーリスタチンF(MMAF)、モノメチルオーリスタチンE(MMAE)、カリケアマイシン、DM1に化学的に連結されたIgA、IgD、IgE、IgG、またはIgMであってもよい。
あるいは、アルファまたはベータCPLアイソフォームを認識するようT細胞受容体が操作されている、CAR T細胞を利用してもよい。前記CAR T細胞を自己T細胞になるよう操作して、患者に再導入してもよく、またはより好ましくは、多能性幹細胞、例えばiPSCまたはhESCから、in vitroで、同種CAR T細胞を産生して、次いで、癌の獲得免疫療法として、患者に導入してもよい。
あるいは、アルファまたはベータCPLアイソフォームに特異的なポリクローナル、またはより好ましくはモノクローナル抗体を、MRI、SPECT、またはPET画像化によるin vivo画像化を容易にする剤にコンジュゲート化する。MRIのため、常磁性または超常磁性粒子、例えば酸化鉄を前記抗体にコンジュゲート化してもよい。核画像化のため、放射性核種を前記抗体にコンジュゲート化してもよい。124Iおよび89Zrを前記抗体にコンジュゲート化して、PETによって腫瘍を画像化してもよい。癌におけるアルファまたはベータCPLアイソフォームの特異的発現を用いたこれらのおよび関連する画像化技術は、癌を検出し、診断する際に、ならびに本明細書に記載のものを含む、療法措置後の腫瘍減少の度合いに関する有用なコンパニオン診断データを提供する際に有用である。
さらに、本発明は、クラスI転位因子(レトロトランスポゾン)、クラスII転位因子(DNAトランスポゾン)、LINES、SINES、ならびに他のウイルス、例えばレトロウイルスを含む内因性転位因子およびウイルスの複製を保持する方法として、部分的に発展されたEFTと関連する特定の分子経路を解説する。EFT前、および哺乳動物着床前胚において、いくつかの細胞、例えば内部細胞塊の細胞または内部細胞塊から単離された細胞、例えば培養hES細胞は、ウイルス複製を許容する。内因性転移要素複製に対するいくつかの胚性(胎児前)細胞の相対的許容性が、当該技術分野に知られる。例えば、ヒト内因性レトロウイルス、例えばHERVKは、いくつかの多能性幹細胞株において複製すると実証されている(Grow, E.J. et al, (2015) Nature 522:221-225)。しかし、ラミンAとEFTの関連およびウイルス複製の抑制は記載されてきていない。
本発明は、ラミンA、特に成熟フィラメントへのプロセシング、ならびにゲノム、特に反復配列の領域、例えばテロメアリピートおよびタンデム反復パラログ、例えばクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座のもの、あるいは多様なウイルス配列を不活性化するために進化したジンクフィンガータンパク質のタンデム反復パラログの領域の完全性を守る手段として進化したLRRK2およびPLPP7との関連を解説する。さらに、ラミンAは、多様に分化した体細胞タイプの可塑性を限定する、すなわちこれらを分化した状態で安定化する手段として進化した。その可塑性を限定する際、ラミンAは、多様な経路を利用することによって、多様な体細胞タイプおよび組織が、傷害または疾患後に再生する潜在能力を制限する。これらの経路には、クラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の胚性細胞間認識系の下方制御、ならびに傷害後、胚性組織中で見られるような再生の代わりに、成体組織の線維性瘢痕形成を生じる遺伝子:FN1、COL1A1、SPARC、およびVIMにコードされるものなどの細胞外マトリックスタンパク質の発現増加などの、上皮-間葉遷移(EMT)に関連するシグナル伝達の増加が含まれた。その結果、ラミンAは、組織再生の阻害剤として、重要な制御上の役割を果たす(例えば、その開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2021年3月2日出願の米国仮特許出願第63/155,628号を参照されたい)が、多様な体細胞起源由来の多くの悪性細胞タイプの胚性(胎児前)状態とは対照的に、現在のコンセンサスの意見であるような、より未分化の細胞タイプではなく、胎児/成体細胞に対応するより成熟した細胞タイプであることが開示されている癌幹細胞(CSC)形成にも役割を果たす。
腫瘍溶解性ウイルス療法
プレEFT体細胞の許容性状態は、したがって、癌細胞における多様なウイルスの許容性複製と一致する。現在、どの腫瘍または癌細胞タイプが、前記ベクターによって効率的に破壊されるかをあらかじめ決定する効率的な手段はないが、以前の開示中の胚性および成体遺伝子発現マーカー(例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、2013年6月5日出願の米国仮特許出願第61/831,421号、2014年6月3日出願のPCT特許出願第PCT/US2014/040601号、および2015年12月7日出願の米国特許第10,961,531号、2017年6月7日出願のPCT特許出願第PCT/US2017/036452号および2018年12月6日出願の米国特許出願第16/211,690号、および2021年10月15日出願の米国仮特許出願第63/256,286号を参照されたい)、ならびに胚性対胎児/成体細胞と関連する示差的にメチル化されたDNA配列(例えば、その開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2020年8月25日出願のPCT特許出願第PCT/US2020/047707号を参照されたい)は、どの癌細胞または腫瘍が腫瘍溶解性ウイルス療法に反応するかを決定する有用な手段を提供する。胚性(胎児前)マーカー、例えばCOX7A1発現の欠如、LMNAの比較的低い発現を発現する、あるいはPCAT7の発現などの胚性(胎児前)マーカーを発現する癌細胞または腫瘍は、ウイルスの複製に関して許容性であり、したがって、腫瘍溶解性ウイルス療法に感受性である。さらに、開示されるもの(例えば、その開示が全体に参照により本明細書に組み込まれる、2013年6月5日出願の米国仮特許出願第61/831,421号、2014年6月3日出願のPCT特許出願第PCT/US2014/040601号および2015年12月7日出願の米国特許第10,961,531号、例えば2017年6月7日出願のPCT特許出願第PCT/US2017/036452号、および2018年12月6日出願の米国特許出願第16/211,690号、2021年3月2日出願の米国仮特許出願第63/155,628号、および2021年10月15日出願の米国仮特許出願第63/256,286号を参照されたい)などの組織再生を誘導する方法は、CSCを、癌細胞が腫瘍溶解性ウイルス療法に反応性である、胚性対応物に形質転換する際に有用である。
本発明の新規腫瘍溶解性ウイルス療法には、悪性癌細胞を選択的に破壊するような現在開示されるウイルスの使用が含まれ、これには:I型単純ヘルペスウイルス(HSV-I)、例えば胚性(胎児前)遺伝子プロモーター、例えばPCAT7、CPT1B、またはPURPLプロモーターあるいは以前開示された他の胚性プロモーターのプロモーターとともに、GM-CSFを発現するように修飾されたタリモジーン・ラハーパレプベック(T-VEC)が含まれる(例えば、その開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2021年10月15日出願の米国仮特許出願第63/256,284号を参照されたい)。
さらに、癌細胞をターゲティングする際に有用なウイルス、例えばHSV-1、レオウイルス、ピコルナウイルス(コクサッキーウイルス、リガウイルス)、ラブドウイルス、例えば水疱性口内炎ウイルスおよびマラバウイルス、ならびにパラミクソウイルス、例えばニューキャッスル病ウイルスおよび麻疹ウイルス、ならびにワクシニアウイルスを修飾して、癌細胞で特異的に発現させるために有用である毒性遺伝子産物または遺伝子、例えば樹状細胞活性化を促進する際に有用なGM-CSFを発現させ、ここで前記の導入された遺伝子は、遺伝子プロモーター、例えばPCAT7、CPT1B、またはPURPLプロモーターあるいは以前開示された他の胚性プロモーターから発現される(例えば、その開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2021年10月15日出願の米国仮特許出願第63/256,284号を参照されたい)。
さらに、癌細胞をターゲティングする際に有用なウイルス、例えばHSV-1、レオウイルス、ピコルナウイルス(コクサッキーウイルス、リガウイルス)、ラブドウイルス、例えば水疱性口内炎ウイルスおよびマラバウイルス、ならびにパラミクソウイルス、例えばニューキャッスル病ウイルスおよび麻疹ウイルス、ならびにワクシニアウイルスを修飾して、胎児/成体細胞において活性化されるジンクフィンガータンパク質遺伝子に対するRNAiを発現し、ここで前記ジンクフィンガータンパク質がウイルス複製を阻害する。その結果、感染細胞、例えば胎児/成体様表現型を持つ癌細胞は、溶解により感受性になる。ラミンAによって活性化される前記胎児/成体開始ジンクフィンガー遺伝子には:ZNF280D(例えば、その開示全体が、参照により本明細書に組み込まれる、2013年6月5日出願の米国仮特許出願第61/831,421号、2014年6月3日出願のPCT 特許出願PCT/US2014/040601号、および2015年12月7日出願の米国特許第10,961,531号を参照されたい)、ZNF300P1、ZNF-572(例えば、その開示全体が、参照により本明細書に組み込まれる、2017年6月7日出願のPCT特許出願第PCT/US2017/036452号、および2018年12月6日出願の米国特許出願第16/211,690号を参照されたい)、ならびにZNF578、ZNF585B、ZNF736、およびZNF790-AS1(例えば、その開示全体が、参照により本明細書に組み込まれる、2021年10月15日出願の米国仮特許出願第63/256,286号を参照されたい)が含まれる。
さらに、本発明は、新規腫瘍溶解性ウイルス療法を提供し、これは単独で、または免疫チェックポイント阻害または養子免疫療法と組み合わせて用いられる場合、胚性表現型を持つ癌細胞を選択的に破壊する際に有用である。癌を治療する際に有用な多くの免疫チェックポイント阻害剤が当該技術分野に知られ、本明細書記載の癌療法との併用療法として利用されうる。免疫チェックポイント阻害剤の限定されない例には、PD-1をターゲティングする抗体、例えばニボルマブ、セミプリマブ、スパルタリズマブ、およびペムブロリズマブ、ならびにPD-L1をターゲティングする抗体、例えばアテゾリズマブ、アベルマブ、およびデュルバルマブ、ならびにCTLA4をターゲティングする抗体、例えばイピリムマブが含まれる。さらなる免疫チェックポイント阻害が、T細胞養子癌免疫療法によって活性化されうる。前記T細胞を用いて、ここでこのT細胞はCISH(サイトカイン誘導性SH2含有タンパク質)またはCBLB(Cbl癌原遺伝子、E3ユビキチンタンパク質リガーゼB)を減少したレベルで発現するか、またはこのT細胞ではこれらがノックアウトされている。
腫瘍負荷における減少のより大きなレベルを達成する際に有用なさらなる組み合わせは、本発明の腫瘍溶解性ウイルスを、上述の免疫チェックポイント阻害剤と、樹状細胞療法および/または本明細書記載のものなどの胚性(胎児前)抗原をターゲティングするCAR-T細胞とともに組み合わせることによって、達成されうる。
EFTの表現型改変は、すべての体細胞タイプの大部分と共通して共有される。同様に、多くの癌細胞の異常な胚性表現型(胚-腫瘍表現型)およびCSCの胎児/成体表現型は、多くの癌タイプと共有される(すなわち汎癌表現型改変)。これらは、初代および転移性癌の診断および治療に有用であり、こうした癌には以下が含まれる:棘細胞腫、腺房腺癌、腺房細胞癌、先端汗腺腫、急性好酸球性白血病、急性赤血球白血病、急性リンパ芽球性白血病(ALL)、急性巨核芽球性白血病、急性単球性白血病、急性骨髄性白血病(AML)、急性前骨髄球性白血病、アダマンチノーマ、腺様嚢胞癌、腺様歯原性腫瘍、腺扁平上皮癌、腺扁平上皮肺癌、脂肪組織新生物、副腎皮質癌、小児期副腎皮質癌、侵襲性NK細胞白血病、AIDS関連癌、胞巣状横紋筋肉腫、胞巣状軟部肉腫、エナメル芽胞状線維腫、肛門癌、未分化癌、未分化巨細胞リンパ腫、未分化甲状腺癌、血管免疫芽細胞性T細胞リンパ腫、血管肉腫、虫垂癌、弱毒化家族性大腸腺腫症、小児期非定型奇形腫/ラブドイド腫瘍中枢神経系、B細胞慢性リンパ球性白血病、B細胞リンパ腫、ベリニ管癌、胆管癌、胆管癌-胆管細胞癌、膀胱癌、膀胱癌-小細胞癌、膀胱癌-移行細胞癌、小児期膀胱癌、芽細胞腫、骨癌、骨癌-骨肉腫、脳幹神経膠腫、脳腫瘍-その他、脳腫瘍-多型神経膠芽腫、脳腫瘍-未分化乏突起神経膠腫、脳腫瘍-小脳性星状細胞腫(小児期および成人)、脳腫瘍-上衣腫、脳腫瘍-髄芽腫、脳腫瘍-テント上原始的神経内皮腫瘍、脳腫瘍-視覚的経路および視床下部神経膠腫、小児期脳および脊髄腫瘍、乳癌、乳癌腺癌、小児期乳癌、ブレンナー腫瘍、気管支腺癌/カルチノイド、気管支腫瘍、小児期気管支腫瘍、細気管支肺胞性腫瘍、褐色腫瘍、バーキットリンパ腫、カルチノイド腫瘍、小児期カルチノイド腫瘍、胃腸カルチノイド腫瘍、ペニスの癌腫、癌肉腫、セメント質腫、中枢神経系癌、子宮頸癌-腺癌、子宮頸癌-扁平細胞、子宮頸癌-神経内分泌、子宮頸の癌腫、小児期子宮頸癌、小児癌、小児白血病、胆管細胞腫、胆管肉腫、軟骨粘液線維腫、軟骨肉腫、脊索腫、破壊性絨毛腺腫、絨毛芽腫、絨毛癌、脈絡叢腫瘍、絨毛上皮腫、明細胞腺癌、膣の明細胞腺癌、明細胞卵巣癌、腎臓の明細胞肉腫、結腸癌、結腸癌-腺癌、結腸直腸癌、小児期結腸直腸癌、面皰癌、頭蓋咽頭腫、小児期頭蓋咽頭腫、皮膚リンパ腫、嚢胞腺癌、デゴス病、隆起性皮膚線維肉腫、線維形成性小円形細胞腫瘍、びまん性巨細胞B細胞リンパ腫、消化管新生物、ジクチオーマ、in situ腺癌(DCIS)、「管、小葉、および髄様新生物」、十二指腸癌、胚芽異形成性神経上皮腫瘍、未分化胚細胞腫、ELM4-ALK陽性肺癌、胚芽腫、胚癌、胚横紋筋肉腫、小児期中枢神経系胚腫瘍、内分泌腺新生物、卵黄嚢腫瘍、子宮内膜癌、子宮内膜-間質肉腫、子宮内膜-腺癌、子宮内膜様腫瘍、腸症関連T細胞リンパ腫、小児期上衣芽細胞腫、小児期上衣腫、肺の上皮-筋上皮癌、類上皮肉腫、類上皮腫、食道癌、小児期食道癌、小児期感覚神経芽腫、腫瘍のユーイングファミリー、腫瘍のユーイングファミリー中のユーイング肉腫、外分泌癌、小児期頭蓋外生殖細胞腫瘍、性腺外生殖細胞腫瘍、肝外胆管癌、乳腺外パジェット病、目の癌、「目の癌、眼内黒色腫」、「目の癌-網膜芽細胞腫」、卵管腫瘍、家族性大腸腺腫症、胎児腺癌、線維上皮新生物、線維層板型肝細胞癌、線維肉腫、線維性組織新生物、濾胞リンパ腫、濾胞甲状腺癌、GCB、びまん性巨細胞B細胞リンパ腫(DLBCL)、胆嚢癌、神経節膠腫、神経節腫、ガードナー症候群、胃カルチノイド、胃癌、胃癌-腺癌、胃癌-胃食道接合物の腺癌、小児期胃癌、胃リンパ腫、ガストリン産生腫瘍、胃腸カルチノイド腫瘍、胃腸間質腫瘍(GIST)、生殖細胞腫瘍、性腺外生殖細胞腫瘍、卵巣生殖細胞腫瘍、胚細胞腫、妊娠性絨毛腫、妊娠性絨毛性腫瘍、巨細胞線維芽細胞腫、巨細胞神経膠腫、骨の巨細胞腫瘍、巨大型セメント質腫、グリア腫瘍、大脳神経膠腫症、多形神経膠芽腫、神経膠腫、小児期視経路および視床下部神経膠腫、神経肉腫、グルカゴン産生腫瘍、杯細胞カルチノイド、性腺芽腫、顆粒膜細胞腫瘍、男性胚腫、頭頸部癌、小児期頭頸部癌、心臓癌、血管芽腫、血管外皮腫、血管肉腫、血液学的悪性腫瘍、肝癌-胆管細胞癌、肝芽腫、肝細胞(肝臓)癌、肝脾臓T細胞リンパ腫、遺伝性乳癌-卵巣癌症候群、遺伝性非ポリープ性結腸直腸癌、組織球性肉腫、組織球腫、下咽頭癌、炎症性乳癌、炎症性骨髄芽球腫瘍、乳管癌、膵管内乳頭粘膜新生物、眼内黒色腫、管内生殖細胞新生物、侵襲性小葉癌、膵島細胞癌、膵島細胞腫瘍(内分泌膵臓)、若年性顆粒膜細胞腫瘍、若年性骨髄単球性白血病、傍糸球体細胞腫瘍、カポジ肉腫、小児期腎癌、クラッツキン腫瘍、クルケンベルグ腫瘍、ランゲルハンス細胞組織球増殖症、ラブドイド表現型を伴う巨細胞肺癌、喉頭癌、喉頭癌-扁平上皮癌、小児期喉頭癌、平滑筋肉腫、悪性黒子由来黒色腫、軟髄膜癌、白血病、ライディッヒ細胞腫瘍、慢性リンパ球性白血病(CLL)、慢性骨髄性白血病(CML)、毛様細胞白血病、形成性胃炎、唇および口腔癌、脂肪肉腫、肝臓癌(原発性)、小葉癌、in situ小葉癌(LCIS)、肺の巨細胞癌、巨細胞肺癌、ラブドイド表現型を伴う巨細胞肺癌、非小細胞肺癌、肺-腺癌、肺-巨細胞癌、肺-小細胞癌、肺-扁平上皮癌、黄体腫、リンパ管腫、リンパ管肉腫、リンパ上皮腫、リンパ腫、リンパ腫-リンパ組織の節外性辺縁帯B細胞、リンパ腫-リンパ組織の濾胞癌、AIDS関連リンパ腫、皮膚T細胞リンパ腫、ホジキンリンパ腫、非ホジキンリンパ腫、原発性中枢神経系リンパ腫(CNS)、ワルデンストレーム高ガンマグロブリン血症、男性乳癌、骨の悪性線維性組織球腫および骨肉腫、悪性末梢神経鞘腫瘍、悪性トリトン腫瘍、MALTリンパ腫、乳管癌、マントル細胞リンパ腫、辺縁体B細胞リンパ腫、「マーカス・ホイットル、致死性疾患」、マスト細胞白血病、縦隔生殖細胞腫瘍、縦隔腫瘍、髄様癌、乳房の髄様癌、髄様甲状腺癌、髄芽腫、小児期髄芽腫、髄上皮腫、小児期髄上皮腫、黒色腫、小児期黒色腫、髄膜腫、メルケル細胞癌、間葉系軟骨肉腫、成人悪性中皮腫、成人悪性中皮腫-胸膜混合型、小児期中皮腫、転移性乳癌、潜在性原発性転移性扁平頸部癌、顎の転移性腫瘍、転移性尿路上皮癌、混合型ミュラー管腫瘍、口癌、肺の粘液性嚢胞腺癌、粘液性腫瘍、小児期多発性内分泌新生物症候群、2b型多発性内分泌新生物、多発性骨髄腫/形質細胞新生物、筋組織新生物、菌状息肉症、骨髄異形成/骨髄増殖性新生物、骨髄異形成症候群、成人急性骨髄性白血病、小児期急性骨髄性白血病、骨髄肉腫、慢性骨髄増殖性障害、筋肉腫、粘液様軟骨肉腫、粘液様脂肪肉腫、粘液腫、粘液肉腫、鼻腔および副鼻腔癌、鼻咽頭血管線維腫、鼻咽頭癌、小児期鼻咽頭癌、神経鞘腫瘍、神経系新生物、神経芽腫、神経細胞腫、神経線維腫、神経腫、乳頭腺腫、結節性リンパ腫優勢ホジキンリンパ腫、結節性黒色腫、歯原性腫瘍、オンコサイトーマ、視神経鞘髄膜腫、視神経腫瘍、口癌、小児期口癌、口咽頭癌、口咽頭扁平上皮癌、骨脂肪軟骨腫、骨腫、骨肉腫、卵巣癌、卵巣癌-卵巣漿液性腺癌、小児期卵巣癌、上皮卵巣癌、卵巣癌生殖細胞腫瘍、乳房のパジェット病、パンコースト腫瘍、膵臓癌、小児期膵臓癌、膵臓癌-神経内分泌、膵臓癌膵島細胞腫瘍、膵臓癌-膵管腺癌、膵漿液性嚢胞腺腫、乳頭状腺癌、乳頭漿液性嚢胞腺腫、乳頭状甲状腺癌、小児期乳頭腫、傍細胞膠腫、副甲状腺腺腺腫、副甲状腺癌、副甲状腺新生物、PEComa、膨大部周辺癌、腹腔中皮腫、喉頭癌、褐色細胞腫、松果体星状細胞腫、松果体胚細胞腫、小児期の中間分化松果体実質腫瘍、松果体芽腫、小児期の松果体芽腫およびテント上原始的神経外胚葉性腫瘍、松果体細胞腫、下垂体腺腫、下垂体腫瘍、形質細胞異常増殖症、形質細胞白血病、形質細胞新生物/多発性骨髄腫、形質細胞腫、多形性未分化肉腫、多形性黄色星状細胞腫、胸膜肺芽腫、小児期胸膜肺芽腫、多胚腫、後部尿道癌、前駆体Tリンパ芽球性リンパ腫、原発性腹膜癌、未分化神経内皮腫瘍、前立腺癌、前立腺癌-腺癌、腹膜偽粘液腫、直腸癌、直腸癌-腺癌、腎細胞癌(腎臓癌)、腎髄様癌、腎盂および尿管移行細胞癌、腎腫、呼吸器新生物、網膜芽腫、Rhabdomycin、小児期横紋筋肉腫、リヒター形質転換、唾液腺癌、小児期唾液腺癌、肺の唾液腺様癌、唾液腺新生物、仙尾骨部奇形腫、肉腫、ブドウ状肉腫、柔組織肉腫、肉腫様癌、神経鞘腫症、硬化性横紋筋肉腫、続発性新生物、セミノーマ、漿液性癌、漿液性嚢胞腺癌、漿液性腫瘍、セルトリ細胞腫瘍、セルトリ-ライディッヒ細胞腫瘍、性索性腺間質腫瘍、SCzary症候群、印環細胞癌、皮膚癌、小児期皮膚癌、皮膚癌-基底細胞癌、皮膚癌-基底様癌、皮膚癌-黒色腫、小細胞癌、小腸癌、「小型、丸形、青色細胞腫瘍」、ソマトスタチン産生腫瘍、煤煙性いぼ、精母細胞セミノーマ、脊髄腫瘍、紡錘細胞癌、紡錘細胞横紋筋肉腫、絨毛リンパ球を伴う脾臓リンパ腫、脾臓周辺体リンパ腫、扁平上皮癌、潜在性原発性転移性を伴う扁平頸部癌、スチュワート-トレベス症候群、間質腫瘍、小児期テント上未分化神経内皮腫瘍、表面上皮-間質腫瘍、滑膜肉腫、T細胞リンパ腫、Tリンパ芽球性リンパ腫、奇形癌腫、精巣癌、精巣癌-セミノーマ、小児期精巣癌、莢膜細胞腫、喉癌、「小児期胸腺腫」、胸腺腫および胸腺癌、小児期胸腺腫および胸腺癌、甲状腺癌、甲状腺癌-濾胞性、甲状腺癌-乳頭状、小児期甲状腺癌、扁桃腺-扁桃腺扁平上皮癌、小柱状癌(Trabecular cancer)、気管腫瘍、移行細胞癌、妊娠性絨毛性腫瘍、腺管絨毛腺腫、尿膜管癌、尿管癌、尿管新生物、尿管癌、泌尿生殖器新生物、尿路上皮癌、尿路上皮細胞癌、子宮癌、子宮内膜癌、子宮明細胞癌、子宮肉腫、子宮漿液性癌、ブドウ膜黒色腫、膣癌、小児期膣癌、疣状癌、前庭神経鞘腫、VIP産生腫瘍、視経路神経膠腫、フォン・ヒッペル-リンダウ病、外陰部癌、「小児期ウィルムス腫瘍(腎臓癌)」。
当該技術分野の技術範囲内である、細胞生物学、細胞培養、分子生物学、微生物学、組換え核酸(例えばDNA)技術、免疫学等の特定の従来技術は、本発明の態様で役立ちうる。特定のこれらの技術の限定されない説明は、以下の刊行物に見られる:Ausubel, F., et al., (eds.), Current Protocols in Molecular Biology, Current Protocols in Immunology, Current Protocols in Protein Science, and Current Protocols in Cell Biology, all John Wiley & Sons, N.Y., editions as of 2008; Sambrook, Russell, and Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3.sup.rd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 2001; Harlow, E. and Lane, D., Antibodies--A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 1988; Burns, R., Immunochemical Protocols (Methods in Molecular Biology) Humana Press; 3rd ed., 2005, Monoclonal antibodies: a practical approach (P. Shepherd and C Dean, eds., Oxford University Press, 2000); Freshney, R. I., "Culture of Animal Cells, A Manual of Basic Technique", 5th ed., John Wiley & Sons, Hoboken, N J, 2005)。すべての特許、特許出願、ウェブサイト、データベース、科学論文、および本明細書に言及される他の刊行物は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
方法
以下に記載する方法に加えて、傷を伴わない再生潜在能力に対応する遺伝子発現の胚性パターンを持つ細胞の産生および使用に、使用を見出す方法は、以下に見られうる:各々、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、PCT出願第PCT/US2006/013519号;米国特許出願第11/604,047号;および米国特許出願第12/504,630号(例えば、各々、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、PCT特許出願第PCT/US2014/040601号、および米国特許出願第14/896,664号を参照されたい)。
細胞培養
多能性幹細胞(PSC)(hESCおよびiPSC)を、5% O2および10% CO2を含む37℃の加湿インキュベーター中、mTeSR1培地中、Matrigel上で培養し、胚性前駆細胞(PC)を、5% O2および10% CO2を含む37℃の加湿インキュベーター中、細胞株のクローニングおよびスケーリングの際、元来用いた特異的増殖培地中、0.1%ゼラチン上で培養した。EP細胞株4D20.8を、それぞれ、DMEM 20% FBSおよびPromoCell内皮(MV2)増殖培地中で培養した。細胞が集密またはそれに近くなったら、0.05 %トリプシンを用いて1:3でルーチンに継代した。成体由来細胞を、5% O2および10% CO2を含む37℃のCorning培養器中、0.1%ゼラチン上で、それぞれの最適増殖培地中で培養するか、または選択された場合には、総RNAをScienCell(Carlsbad CA)より購入した。癌細胞株をATCCから得て、採取前に、ATCCによって示唆されるように培養した。分析前、すべての株を、可能な場合、正常血清10%または関連増殖因子補充中、5日間培養することによって、静止期に同調させた。
RNA単離
製造者の指示にしたがって、Qiagen RNeasyミニキット(カタログ番号74104)を用い、1% 2-βMEを含むRLTで溶解して、RNAを調製した。次いで、NanoDrop(ND-1000)分光光度計を用いて、抽出したRNAを定量化し、標識した試験管を、後に使用するため、-80℃で保存した。
RNA配列決定
製造者の指示にしたがって、Illumina Truseq mRNAライブラリー調製キットを用いることによって、ライブラリー構築を行った。ライブラリー断片をアッセイするため、Agilent Technologies 2100 BioanalyzerTMを用いて、ライブラリーQCおよびライブラリープールを達成した。qPCRを用いて、ライブラリーを定量化した。異なるバーコード/インデックスおよび配列決定を有するライブラリーを、1つのレーン中にプールした。Illumina HiSeq4000TM配列決定装置を用いて、ペアードエンド配列決定を行い、100 bpペアードエンドリードを生じた。BGI AMERICAS CORPORATIONによって配列決定を行った。
RNA-Seqデータ分析
配列決定によって得た、試料当たり最低2500万リードを含有するfastqファイルを、Tuxedoプロトコル62を用いて分析した。TopHat(リリース2.1.1)スプライス接合部マッパー内の低分子リードアライナーBowtie2(リリース2.2.7)を用いて、GRCh38に対して、リードを整列した。Bowtie2指標、ならびにGRCh38ゲノム注釈は、Illumina, Inc. iGenomesより得られた。整列ファイルを転写物に組み立て、cufflink 2.2.1リリースを用いて、存在量を概算した。転写物の高い存在量を可能にするため、パラメータ-最大バンドル-断片2000000を用いた。Cufflinks gtfファイルを、Cuffmerge(リリース2.2.1)を用いて、GRCh38注釈のgenes.gtfと統合し、統合された転写物カタログとした。Cuffquantを用いて、転写物存在量レベルを計算し、生じたデータをCuffnorm(どちらも2.2.1 Cufflinksリリース)を用いて正規化した。
ボルケーノプロット
転写レベルのデータ分析(FPKM値)をRで行った。データをフィルタリングして、Y染色体由来の遺伝子を除去した。FPKM値を小数点第2位に四捨五入して、胚性または成体群のいずれかで>0.5の平均FPKM値、および両群において>0の平均を有する実体に関してフィルタリングすることによって、低発現実体を排除した。ボンフェローニ補正を伴うt検定を用いて、P値を生じた。プロットをRで生成した。
統計分析
2つの試料が等しい分散である(等分散性)と仮定して、両側T検定を用いて、FPKM値の相違の統計的有意性を決定した。エラーバーは、別に示さない限り、平均の標準誤差を示す。
ATAC-seq
胚性前駆細胞株(4D20.8および30-MV2-6)、成体細胞株(MSCおよびHAEC)、PSC株、および癌株を採取し、FBSおよび5% DMSOを含有する培地中で凍結した。凍結保存細胞を、Active Motifに送り、ATAC-seqアッセイを行った。次いで、以前記載されるように、細胞を37℃水槽中で融解し、ペレットにし、冷PBSで洗浄し、タグメント化(tagmented)した21、63。簡潔には、細胞ペレットを溶解緩衝液中に再懸濁し、ペレットにし、NexteraTMライブラリー調製キット(Illumina)中で提供される酵素および緩衝液を用いてタグメント化した。次いで、MinElute PCR精製キット(Qiagen)を用いてタグメント化DNAを精製し、PCRの10周期で増幅し、Agencourt AMPure SPRITMビーズ(Beckmann Coulter)を用いて精製した。Illuminaプラットホーム用のKAPAライブラリー定量化キット(KAPA Biosystems)を用いて、生じた物質を定量化し、NextSeq500配列決定装置(Illumina)上のPE42配列決定で配列決定した。
ATAC-seqデータの分析は、ChIP-Seqデータの分析と非常に類似であった。BWAアルゴリズム(memモード;デフォルト設定)を用いて、リードを整列した。2つ組リードを除き、マッチした対としてマッピングされたリードのみ、およびユニークにマッピングされたリードのみ(マッピング品質>=1)をさらなる分析に用いた。整列をin silicoでその3'端で200 bpの長さまで延長し、ゲノムに沿って32 ntのビンを割り当てた。生じたヒストグラム(ゲノム「シグナルマップ」)を、bigWigファイルに保存した。対照ファイルなし、-nomodelオプションを伴い、p値1e-7のカットオフ値で、MACS 2.1.0アルゴリズムを用いてピークを同定した。既知の偽ChIP-SeqピークのENCODEブラックリスト上にあるピークを除去した。シグナルマップおよびピーク位置を、Active Motifs自社分析プログラムへの入力データとして用い、このプログラムは、試料比較、ピーク測定値、ピーク位置および遺伝子注釈に関する詳細な情報を含有するExcelテーブルを生成する。
TOBIAS分析
ATAC-seqによって特徴づけられる、オープン領域への転写因子の潜在的な結合を認定するため、本発明者らは、TOBIASアルゴリズムを用いた64。MACSのMACS2コールピーク関数65を用いて、BAMファイルからヒストグラムピークを特徴づけた。Tn5トランスポザーゼ部位挿入バイアスに関して補償するため、TOBIAS ATACorrect関数を用い、データをbigwig出力ファイルに保存した。以下のパラメータで、MACS2コールピーク関数を用いて、ピークに関して、補正bigwigファイルを特徴づけた:--shift -100 -extsize 200 -broad。TOBIASフットプリントスコア関数を用いて、得られたピークを転写因子結合フットプリントに関して検索した。JASPAR 2020データベースに対して、試料対(4D20対HMSC、および30MV2-6対HAEC)に関して、TOBIAS BINDetectで、転写因子結合事象に関して、結合部位フットプリントスコアを特徴づけた66。生じたbedファイルをIGV67によって視覚化した。
クロマチン免疫沈降
細胞を1%ホルムアルデヒドで15分間固定し、0.125 Mグリシンで反応停止した。凍結細胞ペレットを、Active Motifに送り、ChIP-Seqアッセイを行った。溶解緩衝液を添加することによって、クロマチンを単離し、その後、Dounceホモジナイザーで破壊した。溶解物を超音波処理し、平均長300~500 bpまで、DNAを剪断した。クロマチンのアリコットをRNアーゼ、プロテイナーゼKおよび脱架橋化のための熱で処理し、その後、エタノール沈殿を行うことによって、ゲノムDNA(投入)を調製した。ペレットを再懸濁し、生じたDNAをNanoDrop分光光度計上で定量化した。元来のクロマチン体積への外挿によって、総クロマチン収量の定量化が可能になった。
クロマチンアリコット(30μg)をプロテインAまたはGアガロースビーズ(Invitrogen)であらかじめ清澄化した。関心対象の特定のヒストン修飾に対する4μgの抗体を用いて、関心対象のゲノムDNA領域を単離した。複合体を洗浄し、SDS緩衝液でビーズから溶出し、RNアーゼおよびプロテイナーゼK処理に供した。65℃で一晩インキュベーションすることによって、架橋を逆転させ、フェノールクロロホルム抽出およびエタノール沈殿によって、ChIP DNAを精製した。
SYBR Green Supermix(Bio-Rad)を用いて、特定のゲノム領域に対して、3つ組で、定量的PCR(QPCR)反応を行った。投入DNAを用いて、各プライマー対に関して、QPCRを行うことによって、プライマー効率に関して、生じたシグナルを正規化した。
ChIP配列決定
ChIPおよび投入DNAから、末端ポリッシュ、dA付加、およびアダプター連結の標準的な連続酵素工程によって、Illumina配列決定ライブラリーを調製した。自動化系(Apollo 342、Wafergen Biosystems/Takara)上で工程を行った。最終PCR増幅工程後、生じたDNAライブラリーを定量化し、IlluminaのNextSeq 500上で配列決定した(75 ntリード、単一端)。リードを、BWAアルゴリズム(デフォルト設定)を用いて、ヒトゲノム(hg38)に整列させた。2つ組リードを除き、ユニークにマッピングされたリードのみ(マッピング品質>=25)をさらなる分析に用いた。整列をin silicoでその3'端で、サイズ選択ライブラリーにおいて平均のゲノム断片長である200 bpの長さまで延長し、ゲノムに沿って32 ntのビンを割り当てた。生じたヒストグラム(ゲノム「シグナルマップ」)を、bigWigファイルに保存した。活性ヒストンマークに関して、p値=1e-7のカットオフ値で、MACSアルゴリズム(v2.1.0)を用いてピーク位置を決定した。広い分布の代表的なヒストンマークまたはヒストン修飾に関しては、FDR 1E-10のカットオフおよび600 bpの最大ギャップパラメータで、SICERアルゴリズムを用いて、エンリッチ領域を同定した。既知の偽ChIP-SeqピークのENCODEブラックリスト上にあるピークを除去した。シグナルマップおよびピーク位置を、Active Motifs自社分析プログラムへの入力データとして用い、このプログラムは、試料比較、ピーク測定値、ピーク位置および遺伝子注釈に関する詳細な情報を含有するExcelテーブルを生成する。
全ゲノムバイサルファイト配列決定
製造者の指示にしたがって、Qiagen DNeasy血液および組織キット(カタログ番号69504)を用いて、細胞株からDNAを抽出した。次いで、標識微量遠心管を-80℃で保存した。試料あたり約90Gの生データのレベルまで、150 bpペアードエンドリードとして、試料を配列決定した。配列決定は、BGI AMERICAS CORPORATIONによって行われた。
WGBSデータ分析
Bismarkパッケージソフトを、デフォルトパラメータで用いて、得られたfastqリードに対して、全ゲノムバイサルファイト配列決定データ分析を行った68
DMRの同定
Metileneソフトウェア69を用いて、WGBSデータからDMRを同定した。DMRは、少なくとも250 ntのウィンドウ中、q値<0.01および平均メチル化相違>0.15、8つのCpG、ならびにコホート中の胚性または成体細胞株の4つのうち少なくとも3つにおけるシグナルで定義された。
TAD法
Hi-Cプロトコル70の商業的に入手可能なバージョンである、Phase Genomics(Seattle, WA)Proximo Hi-C 2.0キットを用いて、クロマチンコンホメーション捕捉データを生成した。キットの製造者の指示にしたがって、2つの試料由来のインタクトな細胞を、ホルムアルデヒド溶液を用いて架橋し、Sau3AI制限酵素を用いて消化し、ビオチン化ヌクレオチドで近位連結して、in vivoで物理的に近位であるが、ゲノム的に必ずしも近位ではない、ゲノムの異なる領域由来の断片で構成されるキメラ分子を生成した。製造者のプロトコルにしたがって続け、分子をストレプトアビジンビーズで誘引して落とし、Illumina適合性配列決定ライブラリーにプロセシングした。Illumina HiSeq 4000上で配列決定を行った。
やはり製造者の推奨にしたがって、リードをヒト(Homo sapiens)ゲノムアセンブリGRCh38(hg38)に整列させた。簡潔には、明記される-5SPおよび-t 8オプションで、かつすべての他のオプションはデフォルトで、BWA-MEM71を用いてリードを整列させた。SAMBLASTER72を用いて、PCR複製物にフラッグをつけ、これをその後、分析から排除した。次いで、-F 2304フィルタリングフラッグを用いて、整列をsamtool73でフィルタリングして、非一次および二次整列を除去した。TopDomTM74を用いて、50kb bin周囲の小ウインドウ(w=5)において、クロマチン領域対(1つの上流および1つの下流)の間で、平均接触頻度を計算することによって、50 kb解像度で位相幾何学的に関連するドメイン(TAD)を同定した。生じた曲線を用いて、各染色体に沿って、局所最小値、または低クロマチン接触の領域を同定した。matplotlib Pythonパッケージ75からpyplotおよびpatchesを用いて、関心対象の領域をプロットした。TopDomによるTADコールを示すBEDファイルを単純化して、USCSゲノムブラウザにおいてトラックとして示した。得られた.hicファイルのデータ視覚化を、Juiceboxパッケージソフトを用いて視覚化した。
癌幹細胞の誘導老化細胞除去(iS-CSC)
さらに、または対照的に、悪性細胞がEFT後表現型(AC細胞)に復帰しており(驚くべきことに、一般的に癌幹細胞と称されるものとしても知られている)、それによってアポトーシスに比較的耐性になっている場合、耐性「癌幹細胞」を胎児前表現型に誘導しなおして、アポトーシスを誘導する治療に対する感受性を増加させてもよい。これらには、本明細書に開示され、各々その全体が本明細書に組み込まれる、PCT特許出願第PCT/US2014/040601号、第PCT/US2017/036452号、第PCT/US2020/025512号および第PCT/US2019/028816に以前開示された、iTRリプログラミング法を用いた前記AC細胞のリプログラミング(癌幹細胞の老化細胞除去誘導(iS-CSC)としてもまた知られる)、ラパマイシンまたはmTORの他の阻害剤などでのPI3K/AKT/mTOR(ホスホイノシチド3-キナーゼ/AKT/ラパマイシンの哺乳動物ターゲット)経路の阻害、食餌制限、または食餌制限模倣剤の使用が含まれる。癌の診断および治療におけるEFTに関する経路のこれらのおよび関連する使用は、本発明の対象である。
実施例1:胚性対胎児および成体非ニューロン体細胞タイプにおいて示差的に発現されるクラスター型プロトカドヘリン・アイソフォーム
多能性幹細胞(PSC)由来前駆体、例えばクローン性に得られるものは、in vitroでの長期経過または分化にもかかわらず、未分化胚性原基のマーカーを示す19、20。本発明者らはしたがって、この株を、胎児および成体細胞対応物と区別するために、「クローン性胚性前駆細胞」と名付けた。これらの細胞株は、上皮細胞タイプとは対照的に、主に多様な間質および実質前駆体に相当し、したがって、本発明者らは、多様なクローン性胚性前駆細胞株を、間質胎児細胞(「FC」)および間質成体非上皮株(「ANE」)と比較して、「EP」と称する。本発明者らは、EFT前および後の表現型を示す細胞のin vitroモデルとして、EPならびにその胎児および成体細胞タイプ対応物を利用した。
ヒトES細胞株および2つのiPSC株(「PC」細胞);42の多様なクローン性EP細胞株;3つの褐色前脂肪細胞培養および発生の8~16週に渡る5つの胎児皮膚線維芽細胞を含む8つのFC;89の多様な間質および実質非上皮細胞タイプ(ANE)、ならびにニューロンおよび星状細胞を含む5つの成体ニューロン細胞(NC)タイプを含む、多様な胚性、成体、および癌細胞タイプからRNA配列データを得た。EP細胞は、遺伝子発現の胎児前パターンを示すため、本発明者らは、これらを、多能性幹細胞(PC)のものおよび本発明者らが「成体」と称する多様なANEおよび成体上皮細胞(AEC)に関連するデータと対照的に、「胚性」と称する。
プレEFT再生表現型に関与しうる、多くの分化細胞タイプを含む、遺伝子発現における包括的な発生改変を同定するため、本発明者らは、分化細胞タイプに関わらず、成体細胞から胚性細胞を区別する統計的に非常に有意な遺伝子発現相違に関して、アイソフォームデータをフィルタリングした。1079のアイソフォームは、EP対ANE細胞において、発現の有意な相違を示し(調整p値<0.05)、最も有意で最大の倍変化の多くは、CPLのアイソフォームであった(図1)。胚性上方制御CPLアイソフォームは、典型的にはαおよびβクラスター由来である一方、成体上方制御アイソフォームはγクラスター由来であった。胚性細胞において統計的に有意に上方制御されるγアイソフォームは、PCDHA2、PCDHA4、PCDHA10、およびPCDHA12であった。胚性細胞において、統計的に有意に上方制御されるγアイソフォームは、PCDHB2、PCDHB5、PCDHB9、PCDHB10、PCDHB13、PCDHB14、およびPCDHB16であった。胚性細胞において統計的に有意に上方制御されるγアイソフォームは、PCDHGB4およびPCDHGB5であった。胎児および成体細胞において、すべてのαおよびβアイソフォームは下方制御される一方、成体細胞において統計的に有意に上方制御されるγアイソフォームは、PCDHGB6およびPCDHGA12であった。
本発明者らは、成体対応物に比較して、胚性細胞の大部分で有意に上方制御されるαおよびβ遺伝子座の各々由来の代表的なメンバー(PCDHA4およびPCDHB2)をさらに研究し(それぞれ、8.8 x 10-21および3.3 x 10-21のp値)、それぞれ、36.1および18.2の胚性対成体発現の平均倍変化(FPKM)を示した(図2A~2C)。γ遺伝子座由来のアイソフォームPCDHGA12は、1.0 x 10-7の調整p値および686倍の成体対胚性発現の平均倍変化(FPKM)で、成体細胞タイプの大部分での成体上方制御を示した。
実施例2:成体CPLアイソフォーム発現の開始は、胚-胎児遷移時またはその前に起こる
EFTは、一般的に、哺乳動物身体の多くの組織における傷がない再生の能力の喪失と関連する。ヒト皮膚の場合、これは、ほぼカーネギー発生段階23(妊娠8週)と一致するようである。本発明者らはしたがって、胚性の傷がない再生表現型から胎児/成体の非再生状態への遷移が、改変されたCPLアイソフォーム発現と時期的に相関するという仮説を試験した。本発明者らは、EPおよびANE対応物と比較して、静止期で同調された上腕の内側面由来の初期継代線維芽細胞(胎児細胞(FC))におけるCPLアイソフォーム発現を調べた(図2A~2C)。代表的な遺伝子PCDHA4、PCDHB2、およびPCDHGA12の場合、8~16週齢のFCにおけるCPLアイソフォーム発現は、FCが成体対応物(ANE細胞)よりも中程度に有意な上昇を示すPCDHA4(p< 0.05)をありうる例外として、発現の成体様パターンを示した。11~83歳の成体由来の34の初期継代皮膚線維芽細胞のより広い分析は、すべて、成体パターン(低いPCDHA4、低いPCDHB2、および高いPCDHGA12、in vivoの加齢中、有意な改変はない)を示した。本発明者らは、CPL発現における遷移は、したがって、in vivoでは、EFT(ヒトカーネギー発生段階23)前に起こりうると結論付ける。
PC細胞、例えば胚性幹細胞(ES)および人工多能性幹細胞(iPS)は、PCDHA2、PCDHA4、PCDHA10、PCDHA12、PCDHB2、PCDHB5を含むアイソフォームサブセットを示し、EP同様、低レベルの成体マーカー、PCDHGB5およびPCDHGA12を発現するようであった(図2)。重要なことに、胚性細胞(PCおよびEP両方)で上方制御されるCPLアイソフォームの発現レベルは、多様な起源のニューロンおよび星状細胞を含むCNS由来細胞タイプに匹敵した。CNSの発生におけるCPLアイソフォームの役割を支持する証拠を考慮すると、EPにおいてCNS外部の多様な体細胞タイプでCPLアイソフォームの転写物が匹敵するかまたはさらにより高いレベルであることは、CPLアイソフォームが胚性(プレEFT)状態で発現されるという非常に重要な役割と一致し、したがって、発生中に細胞間認識に役割を果たしうる。
実施例3:多様な癌細胞株が、一般に、CPLアイソフォーム発現の胚性パターンを示す(胚性-癌表現型)
胚性臓器形成に続く多様な体細胞タイプに渡る共有される遺伝子発現変化は、拮抗的多面性を反映しうる。すなわち、細胞間認識および形態形成に非常に重要な経路の抑制は、再生を制限しうるが、有効な腫瘍抑制を提供する選択的利点を有する。本発明者らは、以前、その悪性対応物とともに、多様な正常体細胞タイプに渡って、抑制の証拠に関してスクリーニングすることによって、テロメラーゼの触媒性構成要素(TERT)に関し、こうした役割を立証した8。本発明者らはしたがって、以前記載されたPC、多様なEP、多様なANE細胞タイプならびに24の多様な正常ヒト成体上皮細胞(AEC)タイプ、多くの肉腫および癌腫に対する正常対応物を含む、3つすべての胚葉に由来する細胞を含む、39の多様なヒト肉腫細胞(SC)株、ならびに35の多様な癌腫および腺癌細胞(CAC)株のRNA-seqに基づくトランスクリプトームデータを用いて、類似のサーベイを行った。
図3に示すように、代表的な胚性CPLアイソフォーム転写物マーカーPCDHA4およびPCDHB2は、EPに比較して、ANE細胞およびAECで有意に下方制御される(p< 0.0001)。同様に、PCDHGA12発現は、EPに比較して、ANE細胞およびAECで有意に上昇した(p< 0.0001)。興味深いことに、多様な癌細胞株、例えばSCおよびCAC(それぞれ、間質および上皮細胞タイプから生じる癌に相当する)は、それぞれ、正常ANEおよびAEC 培養に比較した際、CPL遺伝子発現の胚性パターンに向かう非常に有意なシフトを示した。α遺伝子座の場合、すべてのαアイソフォーム(PCDHA1~13)、ならびにPCDHAC1およびPCDHAC2は、成体対応物に比較して、神経芽腫、神経膠芽腫、子宮、滑膜、横紋筋肉腫、腎臓横紋筋肉腫、ユーイング肉腫、軟骨肉腫、骨肉腫、骨巨細胞肉腫、平滑筋肉腫、脂肪肉腫を含む肉腫;乳管、および気管支肺胞癌を含む癌;ならびに乳房腺癌;ならびにB細胞リンパ芽球性白血病における顕著な上方制御を含めて、多様なSCおよびCACで上方制御された。
αおよびβ遺伝子座、PCDHA4およびPCDHB2は、正常ANEおよびAEC対応物に比較して、SCおよびCACで有意に上方制御される(PCDHA4の場合、それぞれ、p< 0.01およびp< 0.05、ならびにPCDHB2の場合、それぞれ、p< 0.0001およびp< 0.001)。β遺伝子座の場合、すべてのβアイソフォーム(PCDHB1~6およびPCDHB8~16)ならびにPCDHB17P、PCDHB18PおよびPCDHB19Pは、成体対応物に比較して、神経芽腫、神経膠芽腫、パジェット様、子宮、滑膜、横紋筋肉腫、腎臓横紋筋肉腫、ユーイング肉腫、軟骨肉腫、骨肉腫、平滑筋肉腫、骨巨細胞肉腫、脂肪肉腫を含む肉腫;乳房、乳管、子宮内膜、肝細胞、および気管支肺胞癌を含む癌;前立腺および乳房腺癌;ならびにB細胞リンパ芽球性白血病における顕著な上方制御を含めて、多様なSCおよびCACで上方制御された。
同様に、PCDHGA12発現は、SCおよびCACにおいて、有意に減少し、より胚性のパターンを示した(正常ANE対応物に比較して、SCに関してp<0.001、および正常AEC対応物に比較して、CACに関してp<0.05)。γ遺伝子座の場合、PCDHGB5および/またはPCDHGA12は、成体対応物に比較して、神経芽腫、神経膠芽腫、子宮、パジェット様、滑膜、横紋筋肉腫、腎臓横紋筋肉腫、ユーイング肉腫、ウィルムス腫瘍、軟骨肉腫、線維肉腫、骨肉腫、骨巨細胞肉腫、平滑筋肉腫、脂肪肉腫を含む肉腫;扁平細胞、類上皮、肝細胞、乳管、前立腺、腎臓、および気管支肺胞癌を含む癌;結腸直腸および乳房腺癌;ならびにB細胞リンパ芽球性白血病における顕著な下方制御を含めて、多様なSCおよびCACで下方制御された。予期せぬことに、PCDHGB4およびPCDHGB6は、胚性細胞で上方制御されるという事実にもかかわらず、SCおよびCACにおいて発現が上昇しなかった。したがって、本発明がCPLアイソフォーム発現の胚性パターンを発現する前癌または癌細胞に言及する際、本発明者らは、PCDHGB4およびPCDHGB6には言及しない。
同様に、RNA-seq分析は、肺、食道、卵巣、子宮内膜、膵臓、未分化巨細胞リンパ腫、尿路、自律神経節、バーキットリンパ腫、胆管、急性リンパ芽球性T細胞白血病、黒色腫、びまん性巨細胞B細胞リンパ腫、形質細胞骨髄腫、急性転化期慢性骨髄性白血病、急性骨髄性白血病、ホジキンリンパ腫、小リンパ球性リンパ腫、およびマントル細胞リンパ腫癌細胞において、α遺伝子座アイソフォーム(PCDHA1~13)ならびにPCDHAC1およびPCDHAC2の1つ以上の発現を示したが、その正常成体対応物は、転写物を低レベルで発現するかまったく発現しなかった。
同様に、RNA-seq分析は、肺、形質細胞骨髄腫、黒色腫、胸膜、卵巣、急性骨髄性白血病、子宮内膜、腎臓、バーキットリンパ腫、急性リンパ芽球性T細胞白血病、肝臓、星状細胞腫、食道、膵臓、胃、形質細胞骨髄腫、ホジキンリンパ腫、自律神経節、未分化巨細胞リンパ腫、胆管、B細胞リンパ腫、成人T細胞白血病、本態性血小板血症、急性骨髄性白血病、および急性転化期慢性骨髄性白血病において、β遺伝子座(PCDHB1~6およびPCDHB8~16)ならびにPCDHB17P、PCDHB18PおよびPCDHB19Pの1つ以上の発現を示したが、その正常対応物は、前記アイソフォームを発現しなかった。
同様に、RNA-seq分析は、肺、胃、尿路、食道、膵臓、卵巣、胆管、胸膜、甲状腺、唾液腺において、γクラスターアイソフォームPCDHGB5および/またはPCDHGA12の一方または両方の低発現を示すかまたは発現を示さなかったが、その正常成体対応物は、この遺伝子を発現した。さらに、γクラスターアイソフォームPCDHGB5および/またはPCDHGA12の一方または両方の発現は、その正常血球対応物に比較して、造血またはリンパ癌細胞株で、顕著により高かった。
肉腫および癌腫細胞株はどちらも、CPL遺伝子発現の胚性パターン(すなわち、上方制御されたPCDHA4およびPCDHB2、ならびに下方制御されたPCDHGA12)を頻繁に示すようであるが、細胞株における個々のアイソフォーム発現の組み合わせは、不均一であるようである。これは、CPLアイソフォームが、分化した細胞タイプ特異的な細胞間認識とともに、EFTにユニークな改変の制御の両方の、二重の役割を果たすという仮説と一致する。さらに、肉腫細胞株は、その胚性対成体様CPLアイソフォームプロファイルに関して不均一であるようであり、癌腫はより頻繁に胚性であるようである。マーカーPCDHGA12の場合、正常成体細胞の大部分は、このアイソフォームを発現する一方、癌細胞株の大部分は発現しない。例えば、発現の下限値として、0.5 FPKMのカットオフを用いると、わずか2/97の成体由来間質および実質細胞タイプ(どちらの場合も肝細胞)および1/23の培養上皮細胞タイプが、PCDHGA12を発現しなかった。しかし、肉腫細胞株の21/39(54%)ならびに癌腫および腺癌細胞株の33/35(94%)が、少なくとも0.5 FPKM のレベルで、PCDHGA12を発現しなかった。癌細胞株にユニークな方式で、肉腫の6/39(15%)および癌腫細胞株の5/35(14%)が、> 0.5 FPKMのレベルでPCDHA1を発現する一方、PC、EP、FC、ANE、またはBCは、その閾値レベルで、この遺伝子を発現しなかった。
胚-癌表現型が、CPLのもの以外の遺伝子にも拡張されるかどうか決定するため、本発明者らは、PCDHA4、PCDHB2、およびPCDHGA12発現と、多くの間質および実質細胞タイプにおいて、EFTのロバストなマーカーであると以前報告されたCOX7A1の相関を調べた19。COX7A1発現は、ほぼEFTで始まり、成体期にプラトーになり、癌細胞株の大部分では発現されない19。図4に示されるように、成体マーカーCOX7A1は、多様な肉腫細胞株において、胚性マーカーPCDHA4およびPCDHB2と逆に相関するようである一方、成体マーカーPCDHGA12の発現との直接相関に向かう傾向を示す(R2 = 0.52、p<0.0001)。これらのデータは、したがって、肉腫、癌腫、および腺癌細胞株の大部分が、CPLアイソフォーム発現の胚性パターンを示し、多数の遺伝子の発現改変を含む胚-癌表現型を支持する、COX7A1の下方制御と相関することを示唆する。
実施例4:血球におけるCPLアイソフォーム状態の診断および関連療法
上記の実施例3に開示されるように、血球癌、特にリンパ系癌は、驚くべきことに、胚性および/または胎児マーカーCPLアイソフォームを異常発現する。当業者は、この観察が、これらの癌の患者を治療する、多くの新規診断および療法戦略を導くことを認識するであろう。
腫瘍細胞によって発現されるCPLアイソフォームの診断は、RNA、DNA、またはタンパク質に基づくアッセイによって決定されうる。RNAアッセイの場合、限定されない例として、患者由来の腫瘍細胞のトランスクリプトームを、遺伝子発現マイクロアレイ、PCR、またはRNA配列決定を用いて測定してもよい。
造血およびリンパ系癌におけるCPL αアイソフォーム発現の決定の例として、170の血液癌細胞株からのRNA配列データは、急性骨髄性白血病、急性転化期慢性骨髄性白血病、マントル細胞リンパ腫、ホジキンリンパ腫、形質細胞骨髄腫、およびびまん性巨細胞B細胞リンパ腫が、一般的に、発現の成体CPLアイソフォームパターンに特徴的なLMNAおよびPCDHA12発現を、異常に高いレベルで示すことを示した。したがって、PCDHGA12抗原は、樹状細胞またはCAR-T細胞に基づく療法戦略の新規ターゲットである。
実施例5:改変された胚性対成体遺伝子発現は、クロマチンアクセス可能性、CTCF結合、および過剰メチル化CpGアイランドにおける修飾と一致する
本発明者らは次に、ATAC(トランスポザーゼアクセス可能クロマチンのアッセイ)配列決定から始まり、α、β、およびγ遺伝子座のエピジェネティック状態を調べて、クロマチンのアクセス可能領域およびDNA結合タンパク質との潜在的な相互作用を同定した21。アクセス可能性は、mRNAリード被覆によって決定されるような、骨原性間葉および血管内皮の胚性および成体対応物において発現されるCPL遺伝子と一致した(図5)。ATACアクセス可能性はまた、TOBIASによって決定されるようなCTCFフットプリントともしばしば一致した。CTCFは、クロマチンドメインの構造を制御し、エンハンサーとのシス相互作用を制御することによって、CPLにおいて遺伝子制御に関与することが、以前報告されている22
本発明者らは、次に、全ゲノムバイサルファイト配列決定(WGBS)によって決定されるような、α、β、およびγ遺伝子座におけるCpGメチル化を調べた。4つのhES細胞由来クローン性EP細胞株を、そのそれぞれの成体由来対応物とともに、すなわち:4D20.8、クローン性胚性骨軟骨前駆体23および成体骨髄由来間葉系幹細胞(MSC);30-MV2-6、クローン性胚性血管内皮細胞株とともに成体由来大動脈内皮細胞(HAEC);SK5クローン性胚性骨格筋前駆体とともに成体骨格筋芽細胞;ならびにE3、胚性白色前脂肪細胞株24とともに成体皮下白色前脂肪細胞を配列決定した。Metileneソフトウェアを用いて、EP/ANE対の4つのうち3つにおけるメチル化CpGの有意な(p <0.05)相違に基づいて、示差メチル化領域(DMR)を同定した。以前記載されるように(各々、その全体が本明細書に組み込まれる、PCT特許出願第PCT/US2020/047707号および米国特許出願第17/251,145号を参照されたい)、CPL中のDMRを図5に示す。DMRは、αおよびγアイソフォームの第一のエクソンおよびβアイソフォームの遺伝子体(gene body)、CpGアイランド(CpGI)、リード被覆パターンと共局在し、アイソフォームが胚性または成体特異的であるかどうかとはかかわりなく、成体対応物に比較して、胚性細胞において、均一に高メチル化された。全ゲノム中で同定された21,317の有意なDMRのうち、大部分(20,022)は、高メチル化されたが(データ未提示)、全ゲノムCpGメチル化は、EP対成体対応物で、有意には異ならなかった。
実施例6:CPL内の胚性DMRは、多様な癌細胞株で観察され、CpGアイランドメチル化因子表現型(CIMP)とは別個であるようである
本発明者らは次に、間葉、内皮、筋芽細胞、および前脂肪細胞分化状態のEPおよびACに対応する細胞タイプ由来の肉腫細胞(SC)株において、DMRメチル化状態を決定した。遺伝子PCDHA4、PCDHB2、およびPCDHGA12に関して、結果を図6に要約する。PCDHA4およびPCDHB2の場合、胚性および成体細胞間のパーセントメチル化の相違は非常に有意であった(p< 0.0001)。PCDHA4およびPCDHB2の場合、DMRは、プロモーター領域よりも、遺伝子体と関連する傾向があった。成体開始遺伝子PCDHGA12と関連するDMRは、遺伝子のプロモーターと重複し、遺伝子のアクセス可能性および発現が成体で開始するにもかかわらず、胚性細胞において、有意に(p< 0.001)高メチル化された。本発明者らは、したがって、研究した肉腫細胞株は、その成体対応物のものよりも、胚性メチル化パターンにより近く似たDMRパターンを示したと結論付ける(図6)。
CpGアイランドメチル化因子表現型(CIMP)は、癌において高メチル化されるDMRの一般的に研究されているカテゴリーである25。結腸直腸癌で一般的に用いられる一団のCIMP DMRマーカーには、CACNA1G、CDKN2A、CRABP1、IGF2、MLH1、NEUROG1、RUNX3、およびSOCS1 遺伝子と関連するものが含まれる26。CpGI内のこれらのDMRは、多くの癌細胞株において、高メチル化を示すが、これらは、胚性対成体細胞タイプにおいて、有意には示差的にメチル化されないようである(q値< 0.05)。IGF2およびRUNX3 CpGIは例外であったが、これらは、CPL遺伝子座のDMRとは対照的に、成体細胞において有意に高メチル化される。したがって、本発明者らは、CPL中の胚-癌表現型と関連するDMRは、一般的に記載されるようにはCIMPを反映せず、その代わり、本発明者らが本明細書においてCIMP-Eと言及する、胚特異的メチル化因子表現型を反映しうると結論付ける。
実施例7:CPLにおけるクロマチン構築は、ラミナ関連ドメインとの整列において、胚性対成体細胞タイプにおいて、改変されるようである
図5に示されるように、αおよびβクラスターに渡る~0.6 MB領域(アステリスクで示される)は、胚性対応物に比較して、成体骨原性間葉細胞(MSC)および成体大動脈内皮細胞株の両方において、顕著により少ないアクセス可能性を示した。ラミン相互作用、例えばラミンA/CおよびラミンB1と関連するものは、核末梢(ラミン関連ドメイン(LAD))と関連する>0.1メガ塩基に渡るクロマチン中のヘテロクロマチン改変を与えることも可能であり、本発明者らは、したがって、CPL遺伝子座とLADの関連を調べた。ラミンAが核末梢(超音波処理によって単離)、および核内(小球菌ヌクレアーゼ消化によって単離)で二重の役割を有するようであると認識し、本発明者らは、ラミンとのクロマチン相互作用のより包括的なサーベイとして、ChIP-seq27によってアッセイされた超音波および小球菌ヌクレアーゼ調製試料の両方に由来する、HeLa細胞におけるラミンB1、およびラミンAと関連する、以前同定されたラミナ相互作用同メイン(LiD)を利用した。
図7に示されるように、ラミンB1 LADは、成体細胞において、CPL遺伝子座のアクセス不能領域の近傍に共局在し、CTCF結合部位によって境界を確定された28。さらに、小球菌ヌクレアーゼ調製ラミンA ChIP-seq試料は、ラミンB1と会合する領域と緊密に重複するだけでなく、γ遺伝子座およびdbSuper29を用いて同定される3'スーパーエンハンサー領域にも伸長するようであった。
LADは、一般的に転写因子を補充するとともに、定義される位相学的ドメイン中の絶縁体としても機能し、それによってエンハンサーの機能を制御する際に、かつ遺伝子発現の抑制環境を開始するために、役割を果たすと考えられる、CTCF結合部位によって境界を確定される、H3K9me3によって印づけられる末梢ヘテロクロマチンと関連付けられてきている28、30。LADのこれらのマーカーと一致して、本発明者らは、胚性および成体細胞の両方において、CPL LADとのヘテロクロマチンマーカーH3K9me3の顕著なアイランドならびにH4K20me3重複を観察した。さらに、H3K27me3マークは、MNアーゼ由来(末梢内部核膜関連とは対照的におそらく核内(核質))領域中のγ遺伝子座で顕著により高いことが観察された。H3K9me3およびH4K20me3のように、EZH2メチルトランスフェラーゼの産物であるH3K27me3は、一般的に、遺伝子発現を抑制すると考えられる。しかし、上述のように、CPLアイソフォームは、これらのヘテロクロマチンマークにもかかわらず、多様な胚性および成体細胞タイプで発現される。さらに、H3K4me3がLADの抑制環境においては減少するという、一般的に認められる考え方28とは異なり、本発明者らは、α、β、およびγ遺伝子座での発現されるすべてのアイソフォームと関連して、強いH3K9me3、ならびにH3K27Ac、およびH3K9Acマークを観察した(図7)。上述の遺伝子発現パターンと一致して、H3K27AcおよびH3K9Acは、H3K4me3同様、活性遺伝子発現のマーカーと見なされる31
ATAC-Seqは、CPL CpGIと関連するもの以外の領域におけるTOBIASによって決定されるように、CTCF結合部位に関するオープンフットプリントを示した(図7、黒い矢印で示される)。これらの2つのCTCF部位の最も3'は、γクラスターの外側であり、スーパーエンハンサー領域内にある。アッセイしたすべての細胞におけるTOBIASによって決定されるような、これらの2つの部位のCTCF結合の存在は(図5)、この位置で、胚性および成体細胞両方において、潜在的な位相学的ドメインが存在することを示唆する。この潜在的な構成的位相学的ドメインを確認するため、本発明者らは、ドメイン位相に基づいて、潜在的な対の相互作用を再構築するために、染色体コンホメーション捕捉(Hi-C)を利用した。図7に示されるように、胚性および成体細胞はどちらも、前述のツインCTCF部位の間の相互作用を示すようである(黒い矢印で示される)。
実施例8:多様なタイプの分化細胞および解剖学的位置におけるCPLアイソフォームの相同発現
CPLアイソフォームの相同発現は、細胞間凝集を導くことが以前立証されてきている13、32。CPLアイソフォームは、おそらく自己認識を制御するため33、ニューロン細胞において、各アレルから確率的に発現されると報告される一方、CPLアイソフォームパターンがその外部ドメインと同種親和性相互作用を形成し、それによって胚性組織形態形成に役割を果たすならば、CPLアイソフォームパターンは、特定の分化細胞タイプ内でユニークにかつ均一に発現されると予期されるであろう。本発明者らは、発現相同性を客観的に決定する階層的クラスタリングで、特定の分化した細胞タイプの生物学的複製物におけるCPLアイソフォーム発現パターンを調べることによって、本発明者らのデータが、この仮説と一致するかどうかをin silicoで試験した。本発明者らは、したがって、EPおよびACのサブセットの階層的クラスタリングを行った。図8に示されるように、ES細胞(ESI-017およびESI-053)は一緒にクラスタリングされたが、多様な分化細胞タイプからは最大の相違があった。本研究の基礎は、細胞のこれらの2つの細胞カテゴリー間のα、β、およびγアイソフォームの示差発現であったため、クラスタリングの次の層は、予期されるようにEPおよびANE細胞を有効に区別した。最も重要なことに、胚性ES由来血管内皮の複製物(30-MV2-10および30-MV2-17)は、ともに緊密にクラスタリングされた。同様に、軟骨のES由来前駆体(4D20.8およびSK11)34、および生じた軟骨細胞は、ともに緊密にクラスタリングされた。成体細胞の場合、外胚葉由来細胞タイプ、例えば角化細胞、メラノサイト、および星状細胞は、歯髄および骨格筋芽細胞と同様に、緊密にクラスタリングされた。興味深いことに、成体大動脈内皮および成体大動脈平滑筋細胞は、再現可能にともにクラスタリングされ、その解剖学的共局在および自己集合の能力と一致する35。したがって、このin silicoモデル形成は、多様な体細胞タイプにおけるCPLアイソフォーム発現の組み合わせが、これらをユニークにプロファイリングし、類似の細胞の接着、または解剖学的に関連する細胞への接着において潜在的に役割を果たす可能性があるという仮説と一致する。
実施例8:CPL γアイソフォームは、in vitroで、細胞老化中に下方制御される
本発明者らが胚-胎児発生経過中にα、β、およびγアイソフォーム遺伝子発現において観察した改変は、ひとたび胚性臓器形成が完了した際の、腫瘍抑制のための進化的選択を反映しうる。続く体細胞複製致死性につながる胚発生初期のテロメラーゼ抑制は、拮抗的多面性の類似の例を反映すると考えられるため、本発明者らは、in vivoおよびin vitroの皮膚線維芽細胞の加齢中に、CPLアイソフォーム発現の何らかの改変が起こるかどうかを調べた。
EFT中に下方制御されるγアイソフォーム、例えばPCDHGB4、またはEFT中に上方制御されるγアイソフォーム(例えばPCDHGA12)、および実際、すべてのγアイソフォームは、in vitroの老化中、下方制御を示した。in vivo加齢に関して、PCDHGB4およびPCDHGA12を含むγアイソフォームの有意な上方制御が、胎児に比較した出生後加齢線維芽細胞(それぞれ、妊娠8~16週および11~83歳で同調された上腕の内側面由来の初期皮膚線維芽細胞)で観察された。しかし、出生後期間中、in vivoでの加齢中には有意な傾向は観察されなかった。さらに、ハッチンソン・ギルフォード早老症候群(HGPS)由来の皮膚線維芽細胞は、12の年齢マッチ対照株と比較して、有意な相違を示さなかった。しかし、図9に示すように、γ遺伝子座のアイソフォームは、in vitroでの複製老化とともに、有意に減少した。0.5%血清中での静止とは対照的に、10%血清中でlog増殖中の細胞培養は、PCDHGA12発現を増加させるようであり、CPLアイソフォームの発現分析における増殖および培養同調の重要性を強調する。
実施例9:発生、加齢、および癌におけるラミンおよびCPLアイソフォーム発現
本発明者らは次に、CPLアイソフォーム発現が、発生、加齢、または癌中、ラミンAまたはラミンB1のものと相関するかどうかを調べた。以前報告したように36、本発明者らは、多能性幹細胞が、胎児または成体対応物に比較して、顕著により低いレベルのLMNAを発現する一方、比較的高レベルのLMNB1を発現することを観察した。in vitro老化に関して、本発明者らは再び、両ラミンの発現に対する血清および/または増殖関連効果を観察した。初期継代(P19)皮膚線維芽細胞を老化対応物(P38)と比較すると、本発明者らは、以前報告されるように37、LMNAの有意な増加およびLMNB1の有意な減少を観察した。
この研究で用いられる多様な肉腫および癌腫細胞株の場合、本発明者らは、癌細胞株におけるPCDHGA12発現と相関して、LMNAの発現増加およびLMNB1の発現減少の有意な相関を観察した。発現ドメインを編成する際のラミンAおよびB1の役割から、これらが、正常発生および癌の間、胚-胎児遷移における遺伝子発現改変の制御を引き起こす役割を果たすのか、または他の今なお未知である制御事象の下流であるのかに関する興味深い疑問が生じる。
本明細書の説明は、多くの詳細を含むが、これらは本開示の範囲の限定としてではなく、現在好ましいいくつかの実施形態の例示を単に提供すると見なされなければならない。したがって、本開示の範囲は、当業者に明らかになりうる他の実施形態を完全に含むと認識されるであろう。
別に定義されない限り、本明細書で用いられるすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野の一般の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと類似のまたは同等のいかなる方法および材料もまた、本発明の実施または試験において使用されてもよいが、代表的な例示的方法および材料をここに記載する。
実施例10:細胞死を誘導するための、免疫グロブリンスーパーファミリーのメンバーでの癌細胞上の胚性(胎児前)CPLアイソフォームのターゲティング
胚性(胎児前、またはプレEFT)細胞および多様な癌細胞タイプにはあるが、CNS細胞を例外として、大部分の成体細胞タイプにはない、アルファおよびベータCPLアイソフォームのメンバーの驚くべき発現は、多様なタイプの癌に関する療法戦略としての、アルファおよびベータCPLアイソフォームの前記メンバーに対する免疫学的攻撃を促進する機会を提供する。本発明者らはまず、胚性(胎児前)特異的CPLアイソフォーム、例えばPCDHB2およびPCDHB2がmRNAレベルと類似のタンパク質レベルで発現されることを確認した。hESC由来クローン性胚性(胎児前)前駆細胞株4D20.8(骨軟骨前駆体)および30-MV2-6(胚性血管内皮)は、正常ヒト大動脈内皮細胞および間葉系幹細胞対応物におけるタンパク質強度(それぞれ、1および73のタンパク質強度)に比較して、それぞれ、3301および6807のタンパク質強度を示した。PCDHB2およびPCDHB3タンパク質は、質量分析によってアッセイされる7418のタンパク質のうち、測定される最も有意に示差的に発現されるタンパク質であった。したがって、CPLタンパク質は、形質膜上で発現され、細胞外部に曝露されるため、これらは、アルファまたはベータCPLアイソフォームのメンバーに対して特異的アフィニティを持つIgGまたはIgMなどのモノクローナルまたはポリクローナル抗体、あるいは診断目的のため毒素または画像化リガンドにコンジュゲート化された前記抗体、あるいは二重特異性抗体、例えば限定されない例として、一方の可変断片がターゲットアルファまたはベータCPLアイソフォームに結合し、もう一方がT細胞抗原、例えばCD3に結合する2つの一本鎖可変断片で構成される二重特異性T細胞エンゲージャーを含む、免疫グロブリンスーパーファミリーのメンバーによってターゲティングされうる。
胚性(胎児前)CPLアイソフォームを発現する癌細胞の2つのタイプを調べて、免疫グロブリンが、成体由来ヒト癌細胞の溶解を特異的にターゲティングし、かつ促進するが、正常成体ヒト細胞をターゲティングしない能力を試験した。PCDHB3転写物を8.57 FPKMで発現する乳癌細胞株BT-20、およびPCDHA3転写物を6.56 FPKMで発現する肺癌細胞株NCI-H358、およびアルファまたはベータCPLアイソフォームを発現しない正常ヒト線維芽細胞(MDW-1)を調べた。細胞を、癌細胞上に発現されるCPLアイソフォームに特異的なウサギポリクローナル抗血清、またはアイソタイプ抗体対照に曝露した。次いで、癌細胞上の胚性PCDHに対する特異的ポリクローナルAb、ならびにCD8 T細胞およびナチュラルキラー細胞を含有するウサギPBMCに曝露した後、細胞数を数えた。
2つのヒト癌細胞株(1)BT-20(ATCC HTB-19乳腺癌、上皮)および(2)NCI-H358(ATCC CRL-5807気管支肺胞癌、非小細胞)および1つの皮膚線維芽細胞株MDW-1(AgeX Therapeutics, Alameda)を、加湿インキュベーター中、37℃および5% CO2で、glutamaxおよび10% FBSを加えたDMEMを含むT-175フラスコ中で培養した。
各株の細胞を剥離し、計数し、24ウェルプレート内に、25,000細胞で均一に植え付けた。
翌日、付着後、細胞を個々のAb(0.1 mg/ml、100μl、ThermoFisherのポリクローナルウサギIgG抗ヒト(カタログ番号PA5-119380、101272-2-AP、PA5-31297、PA5-110079、PA5-31129、BS-13726R、PA5-63484)、またはIgGアイソタイプ対照(カタログ番号02-6102))およびAbの組み合わせで処理した。各癌細胞株を、あらかじめ決定したPCDH転写物の発現に基づいて、Abに曝露した。また、正常成体由来皮膚線維芽細胞株(MDW-1)を、さらなる対照として、癌細胞株に対して用いた各Abおよび各Abの組み合わせで、同様に処理した。
ウェルあたり250μlの培地(DMEM + 10% FBS)に、2μlおよび4μlの個々のAb(それぞれ、125および62.5のAb希釈に相当する)、ならびにAbの組み合わせ(Abあたり2μlおよび4μl)を各ウェルに添加した。
Ab添加後、プレートを周囲O2および5% CO2を含む37℃の加湿インキュベーター中に90分間入れた。次いで、ウェルをPBS(CaおよびMgを含む)で3回洗浄し、未結合Abを除去した。
250μl培地体積中、mlあたり5.0x10e6細胞で、ウサギPBMC(SKU: IQB-RbPB102、IQ Biosciences、Berkeley CA)10μlを各ウェルに添加し、インキュベーターに24時間入れた。PBMCを含有する培地を除去し、ウェルをPBSで3回洗浄した。
細胞または細胞溶解のいかなる損失の有無も調べるため、細胞を、20mM HEPES緩衝HANKS平衡化塩培地中、生存/死亡生存度/細胞傷害性キット(ThermoFisher Cat. V13154)剤、2.0μMのCalcein AMおよび4μMエチジウムブロマイドで、37℃、5% CO2の加湿インキュベーター中、45分間染色した。次いで、ウェルをリンスして、未結合色素を除去し、新鮮な増殖培地を添加した。
染色後、蛍光を装備したEVOS細胞画像化システム(Invitrogen)を用いて、細胞を視覚化した。最後に、ThermoFisher Countess細胞カウンターを用いて、細胞の剥離(75μl TrypLEおよび225μl培地)後、ウェルあたりの総細胞計数を得た。
各ウェルの総細胞数を調べ、いかなる細胞損失または溶解も評価した。どちらの癌細胞株でも、PCDH Ab処理ウェルでは、残った細胞は、統計的に有意に(p<0.05)より少なく、予期されうるように、より高いAb濃度で最も顕著であった。図11および12は、アイソタイプ抗体とともに、示すCPLアイソフォームに対する抗体を用いた、乳癌および肺癌における細胞数を示す。特に、細胞の最大の損失は、PCDHB3 Abを用いて、BT-20 HTB-19(乳腺癌、上皮)を治療した際に観察された。この場合、2.0μlおよび4.0μlでPCDHB3 Abを用いて残った細胞の数は、アイソタイプ対照処理(46,250および45,750)に対して、41,500および32,500であり、予期されるように、より高いAb濃度で最低であった。この観察と一致して、PCDHB3を含む抗体組み合わせ(PCDHA3、PCDHA6、およびPCDHB3)は、試験した両方のAb濃度で、アイソタイプ対照(それぞれ、43,000および44,000)よりも平均してより少ない細胞に向かう傾向(39,500および38,000)があった。
同様に、発現されるPCDH抗体(PCDHA1、A3およびB6を含む)での気管支肺胞癌細胞株NCI-H358の処理は、アイソタイプ処理対照に比較して、残った細胞が統計的に有意により少ない(P< 0.05)ことを示した。肺癌細胞株に関する最も驚くべきデータは、PCDHA3抗体を用いて得られ、この抗体は、それぞれ、より低いおよびより高いAb濃度で、アイソタイプ対照のそれぞれ36,750および37,000に比較して、それぞれより少ない細胞、32,000および29,000を示した。乳癌細胞株と同様、PCDHA3(すなわちPCDHA1、A3、B6)を含む、抗体組み合わせ処理もまた、アイソタイプ対照35,000および36,500に比較して、より少ない細胞、32,000および31,000に向かう傾向を有した。
最後に、癌細胞株で用いたものと同じすべてのPCDH AbおよびAb組み合わせで処理した線維芽細胞株対照は、Abが相互作用する胚性表面PCDH抗原を欠くため、予期されるように、すべてのウェルで、一貫した細胞数を示した(図13)。
したがって、CPLアイソフォームは、タンパク質レベルで発現され、免疫グロブリンスーパーファミリーメンバー、例えば抗体に基づく療法またはT細胞受容体戦略、例えばCAR-T細胞でターゲティングされうる。さらに、前記免疫グロブリンスーパーファミリーメンバーの使用は、CNS細胞を例外とする可能性があるが、正常成体ヒト組織を容認しながら、癌細胞をターゲティングする潜在能力を有する。
参照による組み込み
本明細書に引用されるすべての刊行物および特許は、各個々の刊行物または特許が、特異的にかつ個々に、参照により本明細書に組み込まれると示され、刊行物が引用されるものと関連する方法および/または材料を開示し、かつ記載するために、その全体が、参照により本明細書に組み込まれるように、参照により本明細書に組み込まれる。いかなる刊行物の引用も、出願日前のその開示に関するものであり、先行発明により、本発明がこうした刊行物に先行するとする資格が得られないことの容認と見なされてはならない。
以下の参考文献は、本明細書に示されるものを補助する、例示的な方法または他の詳細を提供する度合いまで、参照により特異的に本明細書に組み込まれる。
本発明の例示的な実施形態が本明細書に記載されてきているが、本発明は、記載されるものに限定されず、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、当業者によって多様な他の変化または修飾が行われうることを理解しなければならない。
本開示を読むと、当業者には明らかであるように、本明細書に記載され、例示される個々の実施形態は各々、別個の構成要素および特徴を有し、これらは、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、容易に分離されるか、または他のいくつかの実施形態のいずれかの特徴と組み合わされてもよい。列挙されるいかなる方法も、列挙される事象の順で、または論理的に可能な任意の他の順で行われてもよい。
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Claims (60)

  1. 被験体において癌を治療するための方法であって:1)癌細胞を含む被験体から、生物学的試料を得る工程と;2)胚性表現型を示す癌細胞を同定する工程と;3)胚性表現型を示す該癌細胞において発現される、クラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを同定する工程と;4)抗原を含む抗癌ワクチンを被験体に投与して、それによって免疫反応を誘導する工程と、を含む、前記方法。
  2. 該同定される1つ以上のアイソフォームが、アルファクラスタープロトカドヘリンおよび/またはベータクラスタープロトカドヘリンのメンバーである、請求項1の方法。
  3. 該1つ以上のアイソフォームが、PCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、またはその組み合わせである、請求項2の方法。
  4. 該抗原が、該アルファクラスタープロトカドヘリンおよび/またはベータクラスタープロトカドヘリンの1つ以上のアイソフォームである、請求項1~3のいずれか一項の方法。
  5. 該抗癌ワクチンがmRNAである、請求項1~4のいずれか一項の方法。
  6. 該mRNAが、該アルファクラスタープロトカドヘリンおよび/またはベータクラスタープロトカドヘリンの1つ以上のアイソフォームをコードする、請求項5の方法。
  7. 該mRNAがPCDHA1をコードする、請求項6の方法。
  8. 該mRNAがPCDHA3をコードする、請求項6の方法。
  9. 該mRNAがPCDHA6をコードする、請求項6の方法。
  10. 該mRNAがPCDHB3をコードする、請求項6の方法。
  11. 該抗癌ワクチンが、該アルファクラスタープロトカドヘリンおよび/またはベータクラスタープロトカドヘリンのアイソフォームの1つ以上のポリペプチド、またはその断片である、請求項1~4のいずれか一項の方法。
  12. 該1つ以上のポリペプチドが、PCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、その断片、またはその組み合わせである、請求項11の方法。
  13. 該1つ以上のポリペプチドが、PCDHA1、またはその断片である、請求項12の方法。
  14. 該1つ以上のポリペプチドが、PCDHA3、またはその断片である、請求項12の方法。
  15. 該1つ以上のポリペプチドが、PCDHA6、またはその断片である、請求項12の方法。
  16. 該1つ以上のポリペプチドが、PCDHB3、またはその断片である、請求項12の方法。
  17. ベクターが該1つ以上のmRNAを含む、請求項1~10のいずれか一項の方法。
  18. 該ベクターがプラスミドである、請求項17の方法。
  19. 該ベクターがウイルスベクターである、請求項18の方法。
  20. 該ウイルスベクターがアデノ随伴ウイルスベクターである、請求項19の方法。
  21. 脂質配合物が該抗癌ワクチンを含む、請求項1~20のいずれか一項の方法。
  22. 被験体において、哺乳動物癌細胞に対する免疫反応を誘導するための方法であって:1)癌細胞を含む該被験体から生物学的試料を得る工程と;2)胚性表現型を示す癌細胞を同定する工程と;3)胚性表現型を示す該癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを同定する工程と;4)該被験体に、該被験体において該癌に対する免疫反応を生成可能な遺伝子修飾免疫細胞を投与する工程と、を含む、前記方法が開示される。
  23. 該同定される1つ以上のアイソフォームが、PCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、またはその組み合わせである、請求項22の方法。
  24. 該遺伝子修飾免疫細胞が、抗原結合ドメインを含む、請求項22または請求項23の方法。
  25. 該抗原結合ドメインが、PCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、その断片、またはその組み合わせに結合する、請求項24の方法。
  26. 該遺伝子修飾免疫細胞が、多能性幹細胞由来である、請求項22~25のいずれか一項の方法。
  27. 該多能性幹細胞が該被験体由来の細胞に由来する、請求項26の方法。
  28. 該多能性幹細胞がドナー由来の細胞に由来する、請求項26の方法。
  29. 該遺伝子修飾免疫細胞が、キメラ抗原受容体T細胞(CAR T細胞)である、請求項22~28のいずれか一項の方法。
  30. 該CARが、該癌細胞において発現される該クラスター型プロトカドヘリン遺伝子座のアイソフォームに結合する抗原結合ドメインを含む、請求項29の方法。
  31. 該アイソフォームが、該アルファクラスタープロトカドヘリンおよび/またはベータクラスタープロトカドヘリンのメンバーである、請求項30の方法。
  32. 該アイソフォームが、PCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、その断片、またはその組み合わせである、請求項30または請求項31のいずれかの方法。
  33. 該CAR T細胞が多能性幹細胞に由来する、請求項29~32のいずれか一項の方法。
  34. 該多能性幹細胞が、該被験体由来の細胞に由来する、請求項33の方法。
  35. 該多能性幹細胞が、ドナー由来の細胞に由来する、請求項33の方法。
  36. 被験体において、哺乳動物癌細胞に対する免疫反応を誘導するための方法であって:1)癌細胞を含む該被験体から生物学的試料を得る工程と;2)胚性表現型を示す癌細胞を同定する工程と;3)胚性表現型を示す該癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを同定する工程と;4)該被験体に、免疫グロブリンスーパーファミリーメンバーを投与して、該癌細胞に対して特異的な免疫反応を向ける工程と、を含む、前記方法が開示される。
  37. 該癌細胞において同定される該1つ以上のアイソフォームが、PCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、またはその組み合わせである、請求項36の方法。
  38. 該免疫グロブリンスーパーファミリーメンバーが、モノクローナルまたはポリクローナル抗体である、請求項36または請求項37の方法。
  39. 該抗体がPCDHA3に結合する、請求項38の方法。
  40. 該抗体がPCDHB3に結合する、請求項38の方法。
  41. 被験体において、哺乳動物癌細胞に対する免疫反応を誘導するための方法であって:1)癌細胞を含む該被験体から生物学的試料を得る工程と;2)胚性表現型を示す癌細胞を同定する工程と;3)胚性表現型を示す該癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを同定する工程と;4)該被験体に、T細胞活性化二重特異性抗原結合分子を投与し、ここで第一の抗原結合部分が、該アルファおよび/またはベータクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座によってコードされる1つ以上のポリペプチド、またはその断片に結合し、該第二の抗原結合分子がCD3に結合し、それによってT細胞を活性化する工程と、を含む、前記方法が開示される。
  42. 第一の抗原結合部分がPCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、その断片、またはその組み合わせである1つ以上のアイソフォームに結合する、請求項41の方法。
  43. 被験体において、哺乳動物癌細胞に対する免疫反応を誘導するための方法であって:1)癌細胞を含む該被験体から生物学的試料を得る工程と;2)胚性表現型を示す癌細胞を同定する工程と;3)胚性表現型を示す該癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを同定する工程と;4)該被験体に、該癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを提示する遺伝子修飾樹状細胞を投与し、それによって該被験体において該癌に対する免疫反応を誘導する工程と、を含む、前記方法が開示される。
  44. 該癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の該1つ以上のアイソフォームが、該アルファおよび/またはベータクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座由来のアイソフォームである、請求項43の方法。
  45. 該遺伝子修飾樹状細胞によって提示されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の該1つ以上のアイソフォームが、該アルファおよび/またはベータプロトカドヘリンクラスター由来である、請求項43または請求項44の方法。
  46. 該遺伝子修飾樹状細胞によって提示されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の該1つ以上のアイソフォームが、PCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、またはその組み合わせである、請求項45の方法。
  47. 該遺伝子修飾樹状細胞が、多能性幹細胞に由来する、請求項43~46のいずれか一項の方法。
  48. 該多能性幹細胞が、該被験体由来の細胞に由来する、請求項47の方法。
  49. 該多能性幹細胞が、ドナー由来の細胞に由来する、請求項48の方法。
  50. 被験体において、癌を治療するための方法であって:1)癌細胞を含む該被験体から生物学的試料を得る工程と;2)胚性表現型を示す癌細胞を同定する工程と;3)胚性表現型を示す該癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを同定する工程と;4)該被験体に、クラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の前記アイソフォーム由来のペプチド配列を投与し、それによって該被験体における癌細胞間接着に競合的に干渉する工程と、を含む、前記方法。
  51. 該ペプチド配列が、該アルファおよび/またはベータプロトカドヘリンクラスターの該アイソフォーム、またはその断片由来である、請求項50の方法。
  52. 該ペプチド配列が、PCDHA1、PCDHA3、PCDHA6、PCDHB3、またはその組み合わせ由来である、請求項51の方法。
  53. 被験体において、癌を治療するための方法であって:1)癌細胞を含む該被験体から生物学的試料を得る工程と;2)胚性表現型を示す癌細胞を同定する工程と;3)胚性表現型を示す該癌細胞において発現されるクラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の1つ以上のアイソフォームを同定する工程と;4)該被験体に、該クラスター型プロトカドヘリン遺伝子座の前記アイソフォームの相同的相互作用に干渉する小分子を投与し、それによって該被験体における癌細胞間接着に競合的に干渉する工程と、を含む、前記方法。
  54. 該被験体に化学療法剤を投与する工程をさらに含む、請求項1~53のいずれか一項の方法。
  55. 該化学療法剤が、DNA損傷剤、チェックポイント阻害剤、抗体、アルキル化剤、代謝拮抗剤、アントラサイクリン、ニトロソ尿素、トポイソメラーゼ阻害剤、イソメラーゼ阻害剤、有糸分裂阻害剤、チロシンキナーゼ阻害剤、プロテアーゼ阻害剤、またはその組み合わせである、請求項54の方法。
  56. 該DNA損傷剤が、高用量の白金に基づくアルキル化化学療法、白金化合物、チオテパ、シクロホスファミド、イホスファミド、ニトロソ尿素、ナイトロジェンマスタード誘導体、マイトマイシン、エピポドフィロトキシン、カンプトテシン、アントラサイクリン、ポリ(ADP-リボース)ポリメラーゼ(PARP)阻害剤、電離放射線、ABT-888、オラパリブ(AZT-2281)、ゲムシタビン、CEP-9722、AG014699、テモゾロミドを伴うAG014699、BSI-201、またはその組み合わせである、請求項55の方法。
  57. 該被験体がヒトである、請求項1~56のいずれか一項の方法。
  58. 該癌が、B細胞癌、黒色腫、乳癌、肺癌、気管支癌、結腸直腸癌、前立腺癌、膵臓癌、胃癌、卵巣癌、膀胱癌、脳または中枢神経系癌、末梢神経癌、食道癌、子宮頸癌、子宮または子宮内膜癌、口腔または咽頭癌、肝臓癌、腎臓癌、精巣癌、胆管癌、小腸または虫垂癌、唾液腺癌、甲状腺癌、副腎癌、骨肉腫、軟骨肉腫、血液学的組織の癌、線維肉腫、粘液肉腫、脂肪肉腫、骨原性肉腫、脊索腫、血管肉腫、内皮肉腫(endotheliosarcoma)、リンパ管肉腫、リンパ管内皮肉腫、滑膜腫、中皮腫、ユーイング腫瘍、平滑筋肉腫、横紋筋肉腫、扁平上皮癌、基底細胞癌、腺癌、汗腺癌、皮脂腺癌、乳頭癌、乳頭状腺癌、嚢胞腺癌、髄様癌、気管支原性癌、腎細胞癌、肝細胞腫、胆管癌、絨毛癌、セミノーマ、胚性癌、ウィルムス腫瘍、骨癌、肺癌、小細胞肺癌、膀胱癌、上皮癌、神経膠腫、星状細胞腫、髄芽腫、頭蓋咽頭腫、上衣腫、松果体腫、血管芽腫、聴神経腫瘍、乏突起神経膠腫、髄膜腫、黒色腫、神経芽腫、網膜芽腫、白血病、真性多血症、リンパ腫、多発性骨髄腫、膀胱癌、結腸癌、婦人科癌、腎癌、喉頭癌、口癌、頭頸部癌、または皮膚癌である、請求項1~57のいずれか一項の方法。
  59. 該癌が、乳癌、癌、肺癌、または結腸癌である、請求項58の方法。
  60. 該生物学的試料が、乳癌または肺癌である、請求項1~59のいずれか一項の方法。
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